1961 - IBM 層次資料庫（IMS：為登月計畫而生的樹狀資料庫）#

# IMS 層次資料庫：樹狀結構 + 父/子指標 + 物料清單（BOM）遞迴展開

class Record:
    """一筆 IMS 記錄：資料欄位 + 指向子記錄的指標（樹狀）"""
    def __init__(self, name, **fields):
        self.name = name
        self.fields = fields
        self.children = []          # 子記錄指標（父子鏈結）

    def add(self, *children):
        for c in children:
            self.children.append(c)  # 建立父子指標
        return self

def explode(rec, path=""):
    """BOM 查詢：把零件遞迴展開成完整的層次路徑"""
    full = f"{path}/{rec.name}" if path else rec.name
    results = [(full, rec.fields.get("qty", 1))]
    for c in rec.children:
        results.extend(explode(c, full))
    return results

def count_leaves(rec):
    """樹的葉節點數 = 最終的基礎零件數"""
    if not rec.children:
        return 1
    return sum(count_leaves(c) for c in rec.children)

# ---- 建立阿波羅計畫的物料清單（BOM 樹）----
bom = Record("太空船") \
    .add(
        Record("指令艙").add(
            Record("隔熱板", qty=1).add(
                Record("酚醛樹脂", qty=40),
                Record("蜂巢鋁板", qty=8),
            ),
            Record("降落傘", qty=3).add(
                Record("尼龍布", qty=12),
                Record("鋼索", qty=6),
            ),
        ),
        Record("登月艙").add(
            Record("下降引擎", qty=1).add(
                Record("噴嘴", qty=1),
                Record("燃料泵", qty=2),
            ),
            Record("起落架", qty=4).add(
                Record("緩衝柱", qty=4),
            ),
        ),
    )

# ---- 查詢 1：層次路徑遍歷（ IMS 的 GET NEXT 呼叫）----
print("查詢 1：BOM 樹的層次遍歷（父 → 子）")
def walk(rec, depth=0):
    qty = rec.fields.get("qty")
    print("  " * depth + rec.name + (f"（數量={qty}）" if qty else ""))
    for c in rec.children:
        walk(c, depth + 1)
walk(bom)

# ---- 查詢 2：BOM 遞迴展開 ----
print("\n查詢 2：BOM 遞迴展開（零件的完整層次路徑）")
for path, qty in explode(bom):
    print(f"  {path}（數量={qty}）")

# ---- 查詢 3：統計 ----
print(f"\n查詢 3：基礎零件（葉節點）總數 = {count_leaves(bom)}")

# ---- 查詢 4：層次模型的僵化——若新資料需求破壞樹狀假設 ----
print("\n層次模型的僵化（伏筆）：")
print("  同一個「尼龍布」同時供給「降落傘」與「太空服」？")
print("  樹中每個子記錄只能有一個父親 → 必須複製整條子樹，")
print("  資料重複、更新異常 → 這正是網路模型（1969）要解的案。")

查詢 1：BOM 樹的層次遍歷（父 → 子）
太空船
  指令艙
    隔熱板（數量=1）
      酚醛樹脂（數量=40）
      蜂巢鋁板（數量=8）
    降落傘（數量=3）
      尼龍布（數量=12）
      鋼索（數量=6）
  登月艙
    下降引擎（數量=1）
      噴嘴（數量=1）
      燃料泵（數量=2）
    起落架（數量=4）
      緩衝柱（數量=4）

查詢 2：BOM 遞迴展開（零件的完整層次路徑）
  太空船（數量=1）
  太空船/指令艙（數量=1）
  太空船/指令艙/隔熱板（數量=1）
  太空船/指令艙/隔熱板/酚醛樹脂（數量=40）
  太空船/指令艙/隔熱板/蜂巢鋁板（數量=8）
  太空船/指令艙/降落傘（數量=3）
  太空船/指令艙/降落傘/尼龍布（數量=12）
  太空船/指令艙/降落傘/鋼索（數量=6）
  太空船/登月艙（數量=1）
  太空船/登月艙/下降引擎（數量=1）
  太空船/登月艙/下降引擎/噴嘴（數量=1）
  太空船/登月艙/下降引擎/燃料泵（數量=2）
  太空船/登月艙/起落架（數量=4）
  太空船/登月艙/起落架/緩衝柱（數量=4）

查詢 3：基礎零件（葉節點）總數 = 7

層次模型的僵化（伏筆）：
  同一個「尼龍布」同時供給「降落傘」與「太空服」？
  樹中每個子記錄只能有一個父親 → 必須複製整條子樹，
  資料重複、更新異常 → 這正是網路模型（1969）要解的案。