Моделирование отношений «один-ко-многим» на файловых структурах

Отношение иерархии является типичным для баз данных, поэтому моделирование иерархических связей является типичным для физических моделей баз данных.

Для моделирования отношений 1:М (один-ко-многим) и М:М (многие-ко-мно-гим) на файловых структурах используется принцип организации цепочек записей внутри файла и ссылки на номера записей для нескольких взаимосвязанных файлов.

Моделирование отношения 1:М с использованием однонаправленных указателей

В этом случае связываются два файла, например F1 и F2, причем предполагается, что одна запись в файле F1 может быть связана с несколькими записями в файле F2. Условно это можно представить в виде, изображенном на рис. 9.10.

Рис. 9.10. Иерархическая связь между файлами

При этом файл F1 в этом комплексе условно называется «Основным», а файл F2 — «зависимым» или «подчиненным». Структура основного файла может быть условно представлена в виде трех областей.

«Основной файл» F1.

Ключ

Запись

Сcылка-указатeль на первую запись в «Подчиненном» файле, с которой начинается цепочка записей файла F2, связанных с данной записью файла F1

В подчиненном файле также к каждой записи добавляется специальный указатель, в нем хранится номер записи, которая является следующей в цепочке записей «подчиненного» файла, связанной с одной записью «основного» файла.

Таким образом, каждая запись «подчиненного файла» делится на две области: область указателя и область, содержащую собственно запись.

Структура записи «подчиненного» файла.


	Указатель на следующую запись в цепочке		Содержимое записи

В качестве примера рассмотрим связь между преподавателями и занятиями, которые эти преподаватели проводят. В файле F1 приведен список преподавателей, а в файле F2 — список занятий, которые они ведут.


F1
Номер записи	Ключ и остальная запись	Указатель
1	Иванов И. Н. ...	1
2	Петров А. А.	3
3	Сидоров П. А.	2
4	Яковлев В. В.

<
/p>


F2
Номер записи	Указатель на следующую запись в цепочке	Содержимое записи
1	4	4306 Вычислительные сети
2	-	4307 Контроль и диагностика
3	6	4308 Вычислительные сети
4	5	84305 Моделирование
5	-	4309 Вычислительные сети
6	-	84405 Техническая диагностика
7	-

В этом случае содержимое двух взаимосвязанных файлов F1 и F2 может быть расшифровано следующим образом: первая запись в файле F1 связана с цепочкой записей файла F2, которая начинается с записи номер 1, следующая запись номер 4 и последняя запись в цепочке — запись номер 5. Последняя — потому что пятая запись не имеет ссылки на следующую запись в цепочке. Аналогично можно расшифровать и остальные связи. Если мы проведем интерпретацию данных связей на уровне предметной области, то можно утверждать, что преподаватель Иванов ведет предмет « Вычислительные сети» в группе 4306, «Моделирование» в группе 84305 и «Вычислительные сети» в группе 4309.

Аналогично могут быть расшифрованы и остальные взаимосвязанные записи.

Алгоритм нахождения нужных записей «подчиненного» файла

Шаг 1. Ищется запись в «основном» файле в соответствии с его организацией (с помощью функции хэширования, или с использованием индексов, или другим образом). Если требуемая запись найдена, то переходим к шагу 2, в противном случае выводим сообщение об отсутствии записи основного файла.

Шаг 2. Анализируем указатель в основном файле если он пустой, то есть стоит прочерк, значит, для этой записи нет ни одной связанной с ней записи в «подчиненном файле», и выводим соответствующее сообщение, в противном случае переходим к шагу 3.

Шаг 3. По ссылке-указателю в найденной записи основного файла переходим прямым методом доступа по номеру записи на первую запись в цепочке «Подчиненного» файла. Переходим к шагу 4.

Шаг 4. Анализируем текущую запись на содержание если это искомая запись, то мы заканчиваем поиск, в противном случае переходим к шагу 5.

Шаг 5. Анализируем указатель на следующую запись в цепочке если он пуст, то выводим сообщение, что искомая запись отсутствует, и прекращаем поиск, в противном случае по ссылке-указателю переходим на следующую запись в «подчиненном файле» и снова переходим к шагу 4.

Использование цепочек записей позволяет эффективно организовывать модификацию взаимосвязанных файлов.

Алгоритм удаления записи из цепочки «подчиненного» файла

Шаг 1. Ищется удаляемая запись в соответствии с ранее рассмотренным алгоритмом. Единственным отличием при этом является обязательное сохранение в специальной переменной номера предыдущей записи в цепочке, допустим, это переменная NP.

Шаг 2. Запоминаем в специальной переменной указатель на следующую запись в найденной записи, например, заносим его в переменную NS. Переходим к шагу 3.

Шаг 3. Помечаем специальным символом, например символом звездочка (*), найденную запись, то есть в позиции указателя на следующую запись в цепочке ставим символ «*» — это означает, что данная запись отсутствует, а место в файле свободно и может быть занято любой другой записью.

Шаг 4. Переходим к записи с номером, который хранится в NP, и заменяем в ней указатель на содержимое переменной NS.

Для того чтобы эффективно использовать дисковое пространство при включении новой записи в «подчиненный файл», ищется первое свободное место, т. е. запись, помеченная символом «*», и на ее место заносится новая запись, после этого производится модификация соответствующих указателей. При этом необходимо различать 3 случая:

Добавление записи на первое место в цепочке.

Добавление записи в конец цепочки.

Добавление записи на заданное место в цепочке.

Задание для самостоятельной работы

Разработать алгоритмы добавления записи для всех трех случаев

Однако часто бывает необходимо просматривать цепочку подчиненных записей в двух направлениях: прямом и обратном. В этом случае применяют двойные указатели.

В «основном файле» один указатель равен номеру первой записи в цепочке записей «подчиненного файла», а второй — номеру последней записи.

В «подчиненном файле» один указатель равен номеру следующей записи в цепочке, а другой — номеру предыдущей записи в цепочке. Для первой и последней записей в цепочке один из указателей пуст, то есть равен пробелу.

Для нашего примера это выглядит следующим образом:

F1
Номер записи	Ключ и остальная запись	Указатель на первую запись	Указатель на последнюю запись
1	Иванов И. Н. ....	1	5
2	Петров А. А.	3	6
3	Сидоров П. А.	2	2
4	Яковлев В. В.

F2
Номер записи	Указатель на предыдущую запись в цепочке	Указатель на следующую запись в цепочке	Содержимое записи
1	-	4	4306 Вычислительные сети
2	-	-	4307 Контроль и диагностика
3	-	6	4308 Вычислительные сети
4	1	5	84305 Моделирование
5	4	-	4309 Вычислительные сети
6	3	-	84405 Техническая диагностика
7		-

Один файл («подчиненный» или «основной») может быть связан с несколькими другими файлами, при этом для каждой связи моделируются свои указатели. Связь двух основных файлов F1 и F2 с одним связующим файлом F3 моделируется на


F1
Ключ	Содержимое записи	Указатель на файл А


F2
Ключ	Содержимое	Указатель па файл А


F3
Цепочки для файла F1	Содержимое записи	Цепочки для файла F2

Содержание раздела