Bases de datos jerárquicas ¿Qué son? Ejemplos

La estructura en la que se configuran las bases de datos es una forma de clasificarlas, en esta entrada vamos a explicar qué son y cómo funcionan las bases de datos jerárquicas, un tipo de base de datos muy extendido en el pasado, pero que cuenta con algunos inconvenientes a tener en cuenta que han hecho que cada vez se usen menos.

¿Qué son las bases de datos jerárquicas? Definición

A la hora de dar una definición de bases de datos jerárquicas, nos remitimos a su propia nombre; son bases de datos que almacenan la información en una estructura jerarquizada, concretamente los datos son organizados de forma parecida a un árbol visto del revés.

Uno de los principales objetivos de las bases de datos jerárquicas es gestionar grandes volúmenes de datos.

Las bases de datos jerárquicas tienen su origen con el comienzo de la programación lógica, aunque no empezaron a usarse más habitualmente hasta 1992. Durante años fueron uno de los modelos de gestión de bases de datos más utilizados, pero con el tiempo y la aparición de otros modelos más ágiles, han ido cayendo en desuso.

Características y aspectos a tener en cuenta

Las principales características de las bases de datos jerárquicas son las siguientes:

• Se organizan en forma de árbol invertido, con un nodo raíz, nodos padre e hijos.
• El árbol se organiza en un conjunto de niveles.
• El nivel 0 se corresponde al nodo raíz y es el nivel más alto de la jerarquía.
• Los arcos (enlaces) representan las asociaciones jerárquicas entro dos nodos, carecen de nombre porque entre dos conjuntos de datos solo puede existir una interrelación.
• Uno nodo padre puede tener un número ilimitado de nodos hijos, pero a un nodo hijo solo le puede corresponder un padre.
• Todo nodo debe tener un padre, a excepción del nodo ráiz.
• Los nodos sin descendientes se llaman «hojas».
• Los niveles de la estructura jerárquica se denominan «altura».
• El número de nodos se llama «momento».
• Solo pueden existir relaciones de uno a uno de uno a varios.
• El árbol siempre se recorre en un orden prefijado.
• La estructura del árbol no se puede modificar cuando ha quedado establecida.

Ventajas y desventajas

Las bases de datos jerárquicas cuentan con ventajas y desventajas que deben tenerse en cuenta si se está pensando en implementar este sistema de gestión de datos. Aunque por un lado estamos ante un modelo muy potente, lo cierto es que presenta varias deficiencias que pueden hacerlo inconveniente para determinados sectores y áreas.

Ventajas

Entre las ventajas de una base de datos jerárquica encontramos, entre otras las siguientes:

• Las conexiones dentro del árbol son fijas y hace que la navegación por ellas sea rápida.
• Muestra una estructura de la base de datos fácil de ver y comprender.
• Permite predefinir relaciones, simplificando las variaciones futuras.
• Globalizan la información, es decir, cualquier usuario puede acceder a esta información, que se considera un recurso corporativo que no tiene dueños (hablamos dentro del ámbito de una empresa u organización).
• Permite compartir información.
• Permite mantener la integridad la información.
• Mantiene la independencia de datos.

Desventajas

Pero como decíamos, la base de datos jerárquica también tiene una serie de desventajas, entre las que encontramos:

• Escasa independencia entre los registros (nodos), puesto que para acceder a un registro, se debe pasar por los padres, algo que quita flexibilidad a la navegación por la base de datos.
• Implica una mala gestión de la redundancia de datos, puesto que cuando un registro tiene relación con dos o más registros, debe almacenarse varias veces, puesto que un hijo no puede tener varios padres.
• Lo anterior implica un mayor volumen de datos y posibles problemas en la integridad y coherencia de los datos, puesto que si se modifica una de las copias de un registro, se deben modificar también las restantes.
• Sin embargo, modificar este tipo de bases de datos resulta complejo por su rigidez y exige un conocimiento muy amplio sobre la forma en que se han almacenado los datos.
• Diseñar esta base de datos jerárquica requiere conocer muy bien las unidades de información y las relaciones que tienen estas entre sí.

Concepto y esquema

El concepto de las bases de datos del modelo jerárquico se basa en la representación de la situaciones de la vida real en las que predominan las relaciones tipo uno a varios (1:N). Su esquema se organiza en niveles múltiples en función de una estricta relación padre-hijo, de tal modo que un padre puede tener más de un hijo, todos ellos localizados en el mismo nivel, peor un hijo solo puede tener un padre situado en el nivel inmediatamente superior al suyo.

Las entidades en este modelo se denominan segmentos (nodos) y los atributos campos. Los segmentos se organizan en niveles, así en un mismo nivel estarían todos los segmentos que dependen de un segmento del nivel inmediatamente superior.

Modelo y Estructura

Como decíamos, en las bases de datos jerárquicas la información está almacenada de forma jerárquica, enlazando los registros en una estructura en forma de árbol invertido, donde encontramos un nodo raíz, nodos padre que pueden tener entre 0 y varios nodos hijos.

Las relaciones entre los datos en este esquema jerarquizado se establecen siempre a nivel físico, donde los nodos representan los tipos de registro y los arcos los tipos de interrelaciones jerárquicas entre los mismos.

Una base de datos jerárquica está formada por una colección o «bosque» de árboles separados.

Ejemplos

Veamos algún ejemplo de bases de datos jerárquicas para terminar de ilustrar lo que hemos ido viendo a lo largo de esta entrada.

Por ejemplo, una empresa puede crear una base de datos jerárquica para organizar a sus clientes. Así, el nodo raíz sería Clientes, cada cliente sería un nodo padre, que su vez podrían lugar a nodos hijos como servicios, facturas, presupuestos, datos, etc.

Siguiendo con este ejemplo de la empresa, pongamos ahora que lo que quiere es crear una base de datos jerárquica para organizar a su red de suministros. En este caso el nodo raíz sería Suministros, cada tipo de producto podría sería un nodo padre, del que partirían diferentes nodos hijos: proveedores, datos, facturas, incidencias, histórico pedidos, etc.