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Chapitre 06 - Modèle Hiérarchique.pdf

13. Mar 2023
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Chapitre 06 - Modèle Hiérarchique.pdf

  1. Chapitre 6 Modèle Hiérarchique
  2. GPA775 Chapitre 6 - Modèle hiérarchique 2 Contenu du chapitre Les points abordés seront les suivants: ØConcepts de base du modèle hiérarchique ØOrganisation en arbre ØTransformations E-R vers BDH ØManipulation des données des BDH
  3. GPA775 Chapitre 6 - Modèle hiérarchique 3 Concepts de base du modèle hiérarchique ØModèle logique orienté enregistrement; ØLes données sont représentées par des enregistrements; • qui sont une collection de champs (attributs). ØLes enregistrements sont associés par des relations qui sont des liens. • Les liens associent que 2 enregistrements à la fois. Øsemblable au modèle réseau, mais diffère par son organisation en arborescences; ØLe plus courant SGBD: IMS de IBM (banques, compagnies d’assurances, agences gouvernementales)
  4. GPA775 Chapitre 6 - Modèle hiérarchique 4 Concepts de base du modèle hiérarchique Exemple de BD hiérarchique… nom NAS rue ville Client numéro solde Compte CliCom Square Lowman Dallas 305 500 Downridge Camp Garland Bayside Kahn Plano 226 336 177 205 155 62
  5. GPA775 Chapitre 6 - Modèle hiérarchique 5 Organisation en arbre Une base de données hiérarchique (BDH) est composée d'une collection d'arbres. Ces arbres ont les caractéristiques suivantes: Øils ont une racine virtuelle, w qui sert de structure initiale, w qui conserve les pointeurs vers les sous arbres. A B1 B2 Bn C1 Cm Cl . . . . . . . . . La racine virtuelle “A” est un nœud bidon.
  6. GPA775 Chapitre 6 - Modèle hiérarchique 6 Organisation en arbre Øils ne comportent pas de structure cyclique, • Modèle réseau: les données structurées sont réparties de façon quelconque sur leur graphe. • Modèle hiérarchique : les données sont réparties suivant un arbre issu d'une racine définie. w il n'existe pas de pointeur de Ci → A, donc pas de structure cyclique. A B1 B2 Bn C1 Cm Cl . . . . . . . . .
  7. GPA775 Chapitre 6 - Modèle hiérarchique 7 Organisation en arbre Øils contiennent que des relations 1 vers 1 ou 1 vers N parent ↑ enfant A B1 B2 Bn C1 Cm Cl . . . . . . . . .
  8. GPA775 Chapitre 6 - Modèle hiérarchique 8 Organisation en arbre Øle contenu d'un enregistrement peut être répété: • dans le même arbre, • dans plusieurs arbres; Les inconvénients majeurs provenant de cette répétition sont : • le risque d'inconsistances lors de la mise à jour, • le gaspillage de la mémoire. A B1 B2 Bn C1 Cm Cl . . . . . . . . .
  9. GPA775 Chapitre 6 - Modèle hiérarchique 9 Transformations E-R vers BDH Relations binaires sans attributs Relation 1 vers 1 : rue nom ville numéro position client compte nom rue ville Client numéro position Compte CliCom 1 N 1 Représentation de la cardinalité 1:1
  10. GPA775 Chapitre 6 - Modèle hiérarchique 10 Relations binaires sans attributs Relation 1 vers n : nom rue ville Client numéro position Compte CliCom 1 N rue nom ville numéro position client compte C’est la flèche qui différencit une relation 1:1 et 1:N.
  11. GPA775 Chapitre 6 - Modèle hiérarchique 11 Exemple de base de données avec relation 1:N Square Lowman Dallas 305 500 Downridge Camp Garland Bayside Kahn Plano 226 336 177 205 155 62 Dans votre livre, ce n’est pas une présentation 1 vers N
  12. GPA775 Chapitre 6 - Modèle hiérarchique 12 Relations binaires sans attributs Relation n vers n : Ø Il y a plusieurs solutions possibles qui dépendent • du type de consultation à effectuer; • du degré de ressemblance de la structure d'arbre avec le diagramme E-R original. Procédure pour les relations n vers n Ø Il faut créer deux arbres puisque seules les relations 1 vers 1 et 1 vers n sont autorisées dans le modèle hiérarchique. 1.Création de deux arbres T1 et T2 constitués chacun des deux enregistrements: • Arbre T1 dont la racine est le premier enregistrement • Arbre T2 dont la racine est le second enregistrement 2.Création des liens n vers 1 ( où 1 représente la racine)
  13. GPA775 Chapitre 6 - Modèle hiérarchique 13 Exemple de transformation N:N nom rue ville Client numéro position Compte CliCom N N rue nom ville numéro position client compte rue nom ville numéro position client compte arbre T1 arbre T2
  14. GPA775 Chapitre 6 - Modèle hiérarchique 14 Instanciation des arbres T1 (a) et T2 (b)
  15. GPA775 Chapitre 6 - Modèle hiérarchique 15 Relations binaires avec attribut Relations 1 vers n • plus compliquées car le lien ne peut avoir d'attribut; Procédure : 1. créer un nouveau type d'enregistrement intermédiaire avec un champ approprié; 2. créer les 2 liens n vers 1 entre le nouvel enregistrement et les 2 enregistrements originaux.
  16. GPA775 Chapitre 6 - Modèle hiérarchique 16 Relations binaires avec attribut Exemple de transformation 1 vers N nom rue ville Client numéro position Compte CliCom 1 N date rue nom ville numéro position client compte date date
  17. GPA775 Chapitre 6 - Modèle hiérarchique 17 Instanciation de la relation 1 vers N avec attribut rue nom ville numéro position client compte date date
  18. GPA775 Chapitre 6 - Modèle hiérarchique 18 Relations binaires avec attribut Relations 1 vers 1 Ømême chose que pour 1 vers n; Øsauf que les liens créés sont de type 1 vers 1. rue nom ville numéro position client compte date date
  19. GPA775 Chapitre 6 - Modèle hiérarchique 19 Relations binaires avec attribut Relations n vers n : Ø nombreuses solutions; Procédure générale: 1. Créer deux structures d'arbre avec l'attribut de la relation comme attribut intermédiaire en utilisant la même procédure que pour 1 vers n : T1: premier enregistrement comme racine, T2: second enregistrement comme racine. 2. Créer deux liens n vers 1 (voir figure page suivante)
  20. GPA775 Chapitre 6 - Modèle hiérarchique 20 Exemple de transformation d’une relation N:N avec attribut rue nom ville numéro position client compte date date arbre T1 arbre T2 rue nom ville numéro position client compte date date nom rue ville Client numéro position Compte CliCom 1 N date N
  21. GPA775 Chapitre 6 - Modèle hiérarchique 21 Instanciation d’une structure arborescente à relation n vers n avec attribut.
  22. GPA775 Chapitre 6 - Modèle hiérarchique 22 Transformation d’une relation ternaire Ø La transformation des relations d’ordre générale est une tâche complexe. Procédure : Ø Créer autant de répliques d'enregistrements que nécessaire et autant d'arbres qu'il convient. Note : toutes les permutations sont permises mais sont dictées par le type de recherche que l'utilisateur entend effectuer. Plus l'information utile se rapproche de la racine, plus rapide sera la recherche. Ainsi, si nous avons 3 relations n vers n, nous pouvons créer de 3 à 9 arbres!
  23. GPA775 Chapitre 6 - Modèle hiérarchique 23 Exemple de transformation d’une relation ternaire Ici, les requêtes importantes sur ce modèle sont de retrouver les clients appartenant à une agence et les comptes appartenant à une agence. Il n’est pas utile de maintenir un arbre client-agence-compte, puisque peu de requêtes de ce genre peut être utile. Alors, nous allons créer deux arbres : T1 et T2 nom NAS rue ville Client numéro solde Compte CCA nom avoir ville agence
  24. GPA775 Chapitre 6 - Modèle hiérarchique 24 Exemple de transformation d’une relation ternaire Voici l’arborescence (T1 et T2) correspondant à la relation ternaire de la page précédente : rue nom ville numéro position client compte arbre T1 arbre T2 rue nom ville numéro position client compte avoirs nom ville agence avoirs nom ville agence retrouver les comptes appartenant à une agence retrouver les clients appartenant à une agence
  25. GPA775 Chapitre 6 - Modèle hiérarchique 25 Exemple de transformation d’une relation ternaire
  26. GPA775 Chapitre 6 - Modèle hiérarchique 26 Transformations des relations multiples Tous les exemples précédents présentaient des relations uniques entre 2 ou plusieurs entités: Østructure d'arbre à racine unique Si le diagramme E-R comporte plusieurs relations: Øon ne peut créer d'arbres à racine unique, car ces arbres ne respecteront pas la définition BDH. • i.e. on aura des relations 1 vers n dirigées vers la racine ! nom avoir ville Agence numéro position Compte AgeCom nom rue ville Client CliCom
  27. GPA775 Chapitre 6 - Modèle hiérarchique 27 Transformations des relations multiples Pour les relations multiples la procédure générale est : 1. répliquer les enregistrements " racine ", 2. créer autant d'arbres à racine unique qu'il sera nécessaire Arborescence correspondant à l’exemple précédant: numéro position compte arbre T1 arbre T2 rue nom ville numéro position client compte avoirs nom ville agence
  28. GPA775 Chapitre 6 - Modèle hiérarchique 28 Transformations des relations multiples Si le modèle E-R renferme un cycle (A ↔ B ↔ C ↔ A), le modèle hiérarchique ne peut représenter cette topologie à l'aide d'un seul arbre. Il faudra créer deux arborescences pour implanter ce type de modèle. A B C A B C A C B
  29. GPA775 Chapitre 6 - Modèle hiérarchique 29 Enregistrements virtuels REMARQUE: La structure hiérarchique comporte un problème important de redondance inhérent à sa structure. Ø Sur la figure 127 des notes de cours (p.136), nous remarquons le dédoublement de l'information dans les deux arbres: • Dans l’arbre T1, le compte 347 est répété • Dans l'arbre T2, se sont les clients Katz et Doner qui y sont répétés. • De plus, dans les 2 arbres, nous retrouvons la même information. Cette redondance apporte les inconvénients suivants: Ø inconsistance des données à long terme Ø perte d'espace
  30. GPA775 Chapitre 6 - Modèle hiérarchique 30 Enregistrements virtuels Pour solutionner le problème de redondance de l'information, on peut utiliser des enregistrements virtuels. Avantages: • ne stocke pas de valeurs redondantes, mais plutôt un pointeur indiquant l'adresse d'un enregistrement physique. Procédure générale : Ø Lorsqu'un enregistrement doit être répliqué au sein de plusieurs arbres : • On conserve un seul exemplaire dans l'un des arbres, • Pour toutes les répliques nécessaires, on crée un enregistrement virtuel pointant vers l'exemplaire unique.
  31. GPA775 Chapitre 6 - Modèle hiérarchique 31 Enregistrements virtuels Exemple : rue nom ville client compte virtuel numéro position client virtuel compte Notez que la structure obtenue par l’utilisation des enregistrements virtuels est très proche du modèle réseau.
  32. GPA775 Chapitre 6 - Modèle hiérarchique 32 Manipulation des données des BDH ØLe modèle hiérarchique utilise le langage commercial DL/1 de IMS ("Information Management System") de IBM; ØIl est probablement le système le plus répandu sur les gros ordinateurs (Mainframe) qui sont "encore" sur le marché; ØLa notation est simplifiée (très peu convivial); ØLes commandes sont spécifiques; ØElles peuvent être intégrées dans un langage hôte (ex: Pascal)
  33. GPA775 Chapitre 6 - Modèle hiérarchique 33 Manipulation des données des BDH Fonctions principales permettant l’accès au sein d’un arbre Ø GET: extraction des données de la base. • GET FIRST : localise le premier enregistrement. • GET NEXT : localise le suivant. GET FIRST/NEXT “ type d'enregistrement ” WHERE “ condition ” où WHERE permet de poser en option un prédicat =, $, #, etc. Ø INSERT : insertion d'un nouvel enregistrement. INSERT “ type d'enregistrement ” WHERE “ condition ”
  34. GPA775 Chapitre 6 - Modèle hiérarchique 34 Manipulation des données des BDH ØREPLACE : modification de l'enregistrement courant. • On l’utilise avec GET HOLD FIRST/NEXT w signifie au système que l'extraction sera pour une modification. ØDELETE : élimination d'un enregistrement. • On l’utilise également avec GET HOLD FIRST/NEXT.
  35. GPA775 Chapitre 6 - Modèle hiérarchique 35 Zone programme utilisateur Comme pour le modèle réseau, on retrouve dans la zone programme : Øgabarits d'enregistrement : un gabarit pour chacun des enregistrements, Øpointeurs courants : un pointeur par arbre de la BDH qui conserve l'adresse du dernier enregistrement traité par le programme, Øun indicateur d'état : indique le succès (DB_status =0) ou l'insuccès (DB_status =1) de l'opération. Voir figure 107, p.122, seuls les pointeurs courants changent.
  36. GPA775 Chapitre 6 - Modèle hiérarchique 36 Exemple de recherche Soit l’arborescence suivante et l’instanciation correspondante, trouvez la liste des comptes dont le solde est supérieur à 500$. La recherche d’un enregistrement s’effectue en pré-ordre, e.i. que la recherche débute à la racine et en épuise les branche de gauche à droite. Résultat : 522, 561, 533 rue nom ville numéro position client compte avoirs nom ville agence Bay Ridge Fleming Brooklyn 522 750 Flatbush Freeman Brooklyn Airport Boyd Queens 533 600 409 27 622 107 100 000 000 Parkview Brooklyn 150 000 000 Seashore Queens 561 9953
  37. GPA775 Chapitre 6 - Modèle hiérarchique 37 Exemple de recherche Traduction de la requête en langage de manipulation de BDH: Trouver la liste des comptes dont le solde est supérieur à 500 $. get first compte where compte.solde > 500 while DB-status = 0 do begin print compte.numéro get next compte where compte.solde > 500 end
  38. GPA775 Chapitre 6 - Modèle hiérarchique 38 Exercice complémentaire (pas dans les notes) À partir du modèle E-R suivant, établir le diagramme hiérarchique équivalent. CAMION LIVRAISON PRODUIT CONDUCTEUR EFFECTUE CONTIENT APPARTIENT NO_SÉRIE NO_PERMIS NO_SÉRIE NOM NO PRÉNOM NOM ADRESSE MODÈLE CAPACITÉ N N N 1 1 1 DATE QUANTITÉ
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