层次模型是数据库系统中最早出现的数据模型，层次数据库系统的典型代表是IBM公司的IMS（ Information Management System）数据库管理系统。
(一) |
层次模型的数据结构 |
| 1. |
层次模型的基本结构 |
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层次模型用树形结构来表示各类实体以及实体间的联系，每一结点表示一个记录类型（实体型），每个记录类型包含若干个字段（实体的属性）。
下面是一个层次模型的示例：
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限制： |
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· 只有一个结点没有双亲结点，称之为根结点 |
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· 根以外的其它结点有且只有一个双亲结点 |
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因此层次数据库系统只能处理一对多的实体关系。 |
| 2. |
多对多联系在层次模型中的表示 |
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用层次模型表示多对多联系，必须首先将其分解成一对多联系。 |
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分解方法有两种：冗余结点法和虚拟结点法。
例：实体集（学生）和（课程）具有多对多的联系（m:n）
冗余结点法增设冗余结点，将多对多的联系（m:n）转换为一对多的联系（1:n）。
虚拟结点法将冗余结点转换为虚拟结点（指引元），指向所替代的结点。
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| (二) |
层次模型的数据操纵与完整性约束 |
| 层次数据模型的操纵主要有查询、插入、删除和更新。进行插入、删除、更新操作时要满足层次模型的完整性约束条件。 |
| 进行插入操作时，如果没有相应的双亲结点值就不能插入子女结点值。 |
| 进行删除操作时，如果删除双亲结点值，则相应的子女结点值也被同时删除。 |
| 进行更新操作时，应更新所有相应记录，以保证数据的一致性。 |
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| (三) |
层次模型的存储结构 |
| 1. |
邻接法： |
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按照层次树前序穿越的顺序把所有记录值依次邻接存放，即通过物理空间的位置相邻来实现层次顺序。 |
| 2. |
链接法： |
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用指引元来反映数据之间的层次联系。 |
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下面是一个层次模型的记录实例集，其中一个结点代表一个记录。
按邻接法存放时，层次顺序为：1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12。按链接法存放时，增加指引元来反映层次联系，如：增加指引元指向最左边的子女和最近的兄弟结点。
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| (四) |
层次模型的优缺点 |
| 优点： |
| · 数据模型比较简单，操作简单。 |
| · 对于实体间联系是固定的，且预先定义好的应用系统，性能较高。 |
| · 提供良好的完整性支持。 |
| 缺点： |
| · 不适合于表示非层次性的联系。 |
| · 对插入和删除操作的限制比较多。 |
| · 查询子女结点必须通过双亲结点。 |
| · 由于结构严密，层次命令趋于程序化。 |
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