データベースの設計は、情報の整理とアクセス性を最適化するための重要な要素です。
階層型データベースモデルは、その名の通り、データを階層構造で表現するものです。この記事では、階層型データベースの定義、基本構造、主な用途やメリットを解説します。また、具体的な使用例としてファイルシステムや部品リスト（BOM: Bill of Materials）についても紹介します。
階層型データベースの背景と歴史
階層型データベースの起源は、1960年代にIBMが開発した「情報管理システム（IMS）」にまでさかのぼります。
当時のコンピュータシステムは、データの処理能力が現在と比べて限られていたため、データの管理と検索を最適化するために階層構造が採用されました。その後、階層型データベースはファイルシステムや部品リスト（BOM）の管理など、特定のニーズに対応する形で広く使用されてきました。
しかし、その柔軟性の欠如から、他のデータベースモデルが登場したのち、その使用は徐々に減少しています。
階層型データベースの定義と基本構造
階層型データベースは、その名の通り、データを階層構造で保存する型のデータベースです。階層型データベースの特徴と基本構造を理解することは、データの関係性を視覚的に表現し、より効率的にデータを操作するための重要なステップです。
階層型データベースの定義
階層型データベースは、その名の通りデータを階層的な構造で保存します。
各データ項目は親子関係を持つ一つ以上の項目と関連付けられています。この関連性は「ツリー構造」や「親子関係」などと表現され、一つの親が複数の子を持ち、それぞれの子がさらにその子を持つことができます。
階層型データベースの基本構造
下記に階層型データベースの一例を紹介します。ここでは、ある会社の部門とその従業員をモデル化しています。
| 部門 | 部門の従業員 |
|--------|----------------------|
| 営業部 | 山田, 田中, 佐藤 |
| 企画部 | 伊藤, 渡辺, 鈴木 |
| 製造部 | 高橋, 佐々木, 斎藤 |この例では、各部門（親）が複数の従業員（子）を持つ関係が表現されています。
階層型データベースの主な用途とメリット
階層型データベースは、一対多の関係を持つデータを効率よく管理することが特徴です。この章では、階層型データベースの主な用途とメリットについて説明します。
階層型データベースの主な用途
階層型データベースは、一部の企業システムや組み込みシステムなどで利用されます。その主な用途は、明確な「親-子」関係が存在するデータの管理であり、部品の一覧や組織図の作成などがその例です。
階層型データベースのメリット
階層型データベースの最大のメリットは、データの整合性を保つことが容易であることと、親-子関係のクエリが高速に行えることです。しかし、この構造はデータが静的で、関係があまり複雑にならない場合に最も効果的です。
階層型データベースの使用例
この章では、階層型データベースシステムの使用例について紹介します。
ファイルシステム
ファイルシステムは一般的な階層型データベースの一例です。コンピュータのOSは、ファイルやディレクトリ（フォルダ）を階層構造で管理します。最上位のディレクトリ（ルートディレクトリ）から始まり、そこからサブディレクトリやファイルへと階層が分かれていきます。
部品リスト（BOM: Bill of Materials）
部品リスト（BOM）もまた階層型データベースの使用例の一つです。製造業では、製品を作るために必要な部品とその部品がさらにどの部品から成るかという階層構造を管理する必要があります。
これは製品（親ノード）と部品（子ノード）という一対多の関係性を持つデータを管理する際に適しています。
現在の階層型データベースの使用状況と未来展望
階層型データベースは、その高速な検索パフォーマンスを生かして、一部の業界、特に高速なデータアクセスが要求される航空宇宙や製造業の領域で使用されています。
しかし、データの複雑性が増すにつれて、リレーショナルデータベースやNoSQLデータベースに移行する企業が増えています。それでも、データの階層性が強い業界では、引き続き階層型データベースの有用性が求められるでしょう。
あとがき
この記事では、「階層型データベースの理解を深める」をテーマに、階層型データベースの基本概念からその利点、使用例、そして現在と未来について説明しました。
特にファイルシステムや部品リストなど、データの階層性が強い場面での利用例を紹介しましたので、階層型データベースの特性の理解に役立ったのであれば幸いです。
当サイトでは引き続き、データベース関連の情報を発信していきますので、またご覧ください。