B树和hash的区别与联系

本文探讨了数据库中B树与Hash索引的区别。B树适用于范围查询和排序,而Hash索引检索效率高,但仅支持等值查询。此外,文章还讨论了Hash索引在处理组合索引时的局限性和面对大量重复键值时的性能问题。

关系型数据库中,索引大多采用B/B+树来作为存储结构,而全文搜索引擎的索引则主要采用hash的存储结构,这两种数据结构有什么区别?


hash结构的特点:检索效率非常高,索引的检索可以一次到位,O(1)。B树需要从根节点到枝节点,最后才能到叶节点进行多次I/O操作,所以hash的效率远远高于B树的效率。


那么为什么数据库索引还是用B树结构呢?

1、hash索引仅满足“=”、“IN”和“<=>”查询,不能使用范围查询

因为hash索引比较的是经常hash运算之后的hash值,因此只能进行等值的过滤,不能基于范围的查找,因为经过hash算法处理后的hash值的大小关系,并不能保证与处理前的hash大小关系对应。

2、hash索引无法被用来进行数据的排序操作

由于hash索引中存放的都是经过hash计算之后的值,而hash值的大小关系不一定与hash计算之前的值一样,所以数据库无法利用hash索引中的值进行排序操作。

3、对于组合索引,Hash 索引在计算 Hash 值的时候是组合索引键合并后再一起计算 Hash 值,而不是单独计算 Hash 值,所以通过组合索引的前面一个或几个索引键进行查询的时候,Hash 索引也无法被利用。

4、Hash 索引遇到大量Hash值相等的情况后性能并不一定就会比B-Tree索引高。

对于选择性比较低的索引键,如果创建 Hash 索引,那么将会存在大量记录指针信息存于同一个 Hash 值相关联。这样要定位某一条记录时就会非常麻烦,会浪费多次表数据的访问,而造成整体性能低下。

(因此:键值重复率低的适合用B树索引)


hash相当于把key通过hash函数计算,得到key的hash值,再用这个hash值做指针,查找hash表中是否存在key,如果存在就返回 key所对应的value,选定一个好的hash函数很重要,好的hash函数可以使计算出的hash值分布均匀,降低冲突,只有冲突减小了,才会降低 hash表的查找时间。


b-tree完全基于key的比较,和二叉树相同的道理,相当于建个排序后的数据集,使用二分法查找算法,实际上也非常快,而且受数据量增长影响非常小。

### Hash索引B+索引的区别 #### 1. 工作原理 Hash索引基于哈希表实现,其核心思想是通过哈希函数将键值映射到特定的位置[^1]。这种机制使得Hash索引在处理等值查询时具有极高的效率,理想情况下能够达到O(1)的时间复杂度。然而,Hash索引并不支持范围查询排序操作。 相比之下,B+索引是一种多路平衡查找的变体,其中所有的数据记录都存储在叶子节点上,并且这些叶子节点通过双向链表相互连接[^4]。这使得B+不仅支持高效的等值查询(时间复杂度为O(log n)),还特别擅长范围查询、排序以及分页查询等操作[^5]。 --- #### 2. 性能特征 ##### (1) 等值查询 Hash索引在执行精确匹配的等值查询时表现优异,因为它的设计目标正是为了快速定位单个键值对应的记录位置[^1]。而B+虽然也能完成等值查询,但由于需要遍历结构,性能稍逊于Hash索引。 ##### (2) 范围查询 B+索引因其内部有序性叶子节点之间的链接关系,在处理范围查询方面表现出色[^4]。相反,Hash索引无法直接支持范围查询,除非配合其他技术手段间接实现,但这通常会导致额外的计算开销[^5]。 ##### (3) 排序能力 由于B+天然保持了数据的逻辑顺序,因此它可以很好地满足涉及排序的操作需求。而对于Hash索引来说,则完全不具备这一特性。 --- #### 3. 存储特性资源消耗 Hash索引一般只保存键值及其对应的实际数据地址,因而相对更加紧凑;但是当发生冲突或者动态调整大小等情况时可能会增加内存使用率[^1]。另一方面,尽管B+索引占据更多物理空间——主要是因为除了原始数据外还需要维护大量的指针信息——但它优化后的布局非常适合现代计算机体系架构下的I/O模式,尤其是在面对大规模磁盘文件读写任务时更具优势[^4]。 --- #### 4. 更新代价 无论是插入还是删除动作都会引起相应类型的索引结构调整。对于Hash索引而言,一旦出现负载因子过高就需要触发扩容过程并重新分配所有条目至新的桶数组中去,此过程可能相当耗时[^1]^。至于B+则只需局部修改即可恢复整体平衡状态,所以总体来看其维护成本较低一些[^5]。 --- ### 使用场景分析 - **Hash索引** - 主要应用于那些主要依赖简单相等条件过滤字段的应用程序之中; - 如果业务逻辑几乎不存在区间判断或是明确指定上下限的要求的话那么采用这种方式将会带来极大的便利性同时减少不必要的系统负担[^3]. - **B+索引** - 更加广泛地被采纳于各种复杂的SQL语句当中,比如涉及到ORDER BY子句或者是LIMIT关键字限定返回结果集数量的情形下; - 当存在大量连续型数值作为筛选依据之一的情况下(BETWEEN AND),选用此类方法无疑是最明智的选择[^5]. ```sql -- 示例代码展示如何利用B+进行有效查询 SELECT * FROM users WHERE age BETWEEN 18 AND 30 ORDER BY score DESC LIMIT 10; ``` ---
评论 1
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值