Hierarchický databázový model: definícia, princíp a príklady

Hierarchický databázový model — definícia, princípy, výhody, obmedzenia a príklady (IMS, Windows Registry). Praktický návod na stromové vzťahy rodič–dieťa.

Autor: Leandro Alegsa

15-02-2026 20:32

Hierarchický model databázy je dátový model, v ktorom sú údaje usporiadané ako strom. Štruktúra umožňuje opakovanie informácií pomocou vzťahov rodič/dieťa: každý rodič môže mať veľa detí, ale každé dieťa má len jedného rodiča. Všetky atribúty konkrétneho záznamu sú uvedené v rámci typu entity.

V databáze je typ entity ekvivalentom tabuľky; každý jednotlivý záznam je reprezentovaný ako riadok a atribút ako stĺpec. Typy entít sú navzájom prepojené pomocou mapovania 1: N, známeho aj ako vzťahy jeden k viacerým.

Najznámejšie a najpoužívanejšie hierarchické databázy sú IMS vyvinutý spoločnosťou IBM a register systému Windows od spoločnosti Microsoft.

Princíp fungovania

Hierarchický model ukladá záznamy v uzloch stromovej štruktúry. Každý uzol (záznam) obsahuje svoje atribúty a pointer (odkaz) na svojho rodiča alebo na svoje deti. Na rozdiel od relačného modelu tu neexistuje voľné spojovanie (join) medzi ľubovoľnými typmi entít – prístup ku konkrétnym údajom sa zvyčajne vykonáva prechodom po definovaných cestách (path traversal) od koreňa stromu dole alebo naopak.

Príklad a analogia

Typickým príkladom je organizačná štruktúra firmy: Spoločnosť (koreň) → Oddelenia (rodičia) → Zamestnanci (deti). Každé oddelenie môže mať veľa zamestnancov, ale zamestnanec patrí len do jedného oddelenia (v klasickom hierarchickom modeli).

Konkrétny záznam môže vyzerať takto (zjednodušene):

Spoločnosť
- Oddelenie A
  - Zamestnanec 1
  - Zamestnanec 2
- Oddelenie B
  - Zamestnanec 3

Výhody hierarchického modelu

Rýchle čítanie pri hierarchických dopytoch: Ak aplikácia často prechádza pevne definované cesty (napr. koreň → oddelenie → zamestnanec), prístup je veľmi efektívny.
Jednoduchosť: Štruktúra je intuitívna a ľahko sa mapuje na stromové reálne modely (napr. súborové systémy, organizačné stromy).
Deterministické prístupy: Ukladanie a vyhľadávanie často využíva pointery, čo môže zlepšiť výkon pri veľkých dátových setoch s pevnou štruktúrou.

Nevýhody a obmedzenia

Rigidita modelu: Každé dieťa má len jedného rodiča. Ak by sa mal záznam patriť do viacerých rodičov (napr. zamestnanec pracuje v dvoch projektoch), model to prirodzene nepodporuje bez duplikácie alebo zložitejších schém.
Ťažkopádne ad hoc dopyty: Kým relačné DBMS umožňujú flexibilné spojenia medzi entitami, hierarchický model je slabší pri dotazoch, ktoré nenasledujú existujúce cesty.
Problémy so zmenou schémy: Presuny uzlov alebo zmena štruktúry môžu vyžadovať rozsiahle úpravy dát alebo duplicitné uloženie.

Typické použitia

Transakčné systémy s pevnou hierarchiou (bankové systémy, veľké mainframe aplikácie) — napríklad IBM IMS bol používaný v bankách a poisťovniach.
Konfiguračné úložiská a registre — napr. register systému Windows (spoločnosti Microsoft).
Ukladanie stromových dát (adresáre, organizačné stromy, XML/JSON dokumenty v historických implementáciách).

Dotazovanie a prístupové metódy

Dotazy v hierarchických databázach sú často založené na prejdení cesty (navigačné dotazovanie). Namiesto univerzálneho jazyka ako SQL sú používané proprietárne alebo špecializované prístupy na navigáciu stromom, pričom prístup k záznamom sa vykonáva cez známe vstupné body a následné kroky k požadovaným uzlom.

Integrita a transakcie

Typické integritné pravidlá zahŕňajú povinnosť mať jedného rodiča pre dieťa a zachovanie konzistentnosti pointerov. Moderné implementácie hierarchických systémov, najmä veľké komerčné produkty (napr. IMS), podporujú transakcie, zálohovanie a obnovenie, viacnásobnú konkurenciu a ďalšie funkcie náročné v podnikovej sfére.

Porovnanie s inými modelmi

Relačný model: flexibilnejšie zlučovanie tabuliek cez kľúče a SQL, jednoduchšie ad hoc dotazy; hierarchický je rýchlejší pri pevne štruktúrovaných stromových dotazoch, ale menej flexibilný pri komplexných vzťahoch.
Sietový model: umožňuje záznamom mať viacero rodičov (grafová topológia), čo poskytuje väčšiu flexibilitu než hierarchický model, no zároveň zvyšuje komplexitu.
Súčasné NoSQL riešenia (dokumentové/graph DB): často poskytujú natívnu podporu pre hierarchické dátové štruktúry (JSON, XML), pričom prinášajú väčšiu flexibilitu a horizontálnu škálovateľnosť.

Mapovanie na relačný model a migrácia

Pre migráciu hierarchických dát do relačnej databázy sa bežne používa:

Reprezentácia uzlov ako riadkov s parent_id stĺpcom (semafóny vzťahu rodič → dieťa).
Reprezentácia stromu pomocou techník ako zátvorkovanie rozsahov (nested sets) alebo rekurzívne dotazy (CTE) na jednoduchšie získavanie podstromov.

Súčasnosť a vplyv

Hoci dnes dominujú relačné a rôzne NoSQL databázy, hierarchický model mal veľký historický význam a jeho princípy sú stále prítomné v mnohých systémoch (súborové systémy, XML/JSON dokumenty, registre). Komerčné hierarchické systémy ako IBM IMS sú stále používané v prostrediach, kde sú požadované vysoký výkon a spoľahlivosť pri spracovaní transakcií.

Zhrnutie

Hierarchický databázový model je efektívny pre aplikácie s prirodzenou stromovou štruktúrou dát a pevne definovanými prístupovými cestami. Jeho hlavné prednosti sú výkon a jednoduchosť pri navigácii stromom, hlavné obmedzenia sú rigidita a menej vhodné riešenie pre komplexné, prepojené vzťahy. Pri návrhu databázy treba vybrať model podľa povahy dát a typu dotazov, ktoré bude systém vykonávať.

Otázky a odpovede

Otázka: Čo je to hierarchický model databázy?

Otázka: Ako je povolené opakovanie informácií v hierarchickom databázovom modeli?

Otázka: Čo je to typ entity v databáze?

Otázka: Ako je každý jednotlivý záznam reprezentovaný v databáze?

Otázka: Ako spolu súvisia typy entít v databáze?

Otázka: Aké sú najznámejšie a najpoužívanejšie hierarchické databázy?

Otázka: Aký je rozdiel medzi nadriadeným a podriadeným v hierarchickom modeli databázy?

Prehľadať