数据库系统 ##索引技术

数据库系统

索引技术

索引的概念

索引结构：索引字段+数据块指针
索引文件：一种辅助存储结构，不改变主文件的物理存储结构
索引文件的组织结构：排序、散列
多个索引文件：根据一个或多个属性组合值建立多个索引文件
检索效率高：索引文件小，可以全部载入到内存中，快速定位到物理存储位置
同步更新：对主文件的任何更新都要同步更新索引文件
缺点：增加了存储空间和维护代价
合适的索引：经常出现在where和groupby的字段 

SQL的索引创建和维护

create index idxSname on student(sname);
create index idxSnamcl on student(sname,sclass);
drop index idxSname;

稀疏索引和稠密索引

稠密索引：所有索引字段都有索引项
稀疏索引：主文件中仅部分记录存在索引项
稀疏索引定位：主文件排序，索引提供起始位置，之后顺序查找
稠密索引：
    候选键，只要索引中不存在，主文件中也必然不存在
    非候选键，主文件按索引字段排序/索引字段允许重复/中间层

主索引和辅助索引分类

主索引：索引指向存储块的稀疏索引，每个块的第一条记录成为索引记录(锚记录)
    要求主文件排序，每有一个存储块就有一条主索引，通常基于主码做索引字段
辅助索引：建立在非排序字段上的稠密索引
一个主索引和多个辅助索引：
    主索引指向块地址
    辅助索引可以指向记录位置
    主索引确定了主文件的存储方式，可以通过它来改变存储结构

其他类型索引分类

聚簇索引：索引中邻近的主文件也邻近
非聚簇索引：索引中邻近的主文件中不一定邻近
聚簇字段：主文件的某一排序字段不是主码，该字段不唯一
一个聚簇索引和多个非聚簇索引
    主索引通常是聚簇的，方便插入
    辅助通常是非聚簇的，方便查询
倒排索引：一个词汇 ，包含该词汇的多个文档的辅助索引
多级索引：对索引的索引，如B+树

B+树索引

B+树基础

节点：n个索引项 
非叶节点：指向索引块
叶节点：指向主文件的数据块或数据记录
叶节点的最后一个指针指向其下一个数据块
所有叶节点就是所有的索引
B：平衡的

建立不同的索引

主键稠密
稀疏：排序
非键属性稠密：唯一索引字段值，排序
非键属性稠密：重复的索引字段值

B树

索引字段值仅出现一次，或者叶节点或者非叶
指向主文件的指针存在于叶节点或者非叶节点
所有节点才覆盖全部索引
平衡的

B+树键值插入和节点分裂

分裂：结点索引位置不够
插入：新索引项
向上逐层分裂：保证所有节点符合要求
保证每个索引块(节点)的利用率在50%-100%

删除与合并

删除：
合并叶节点：指针数目小于50%时
向上逐层调整

B+树实现数据库操作

简单插入：从根开始二叉搜索最后插入
复杂插入：插入后分裂，向上调整
简单删除：
复杂删除：删除后，合并叶子节点，向上调整指针

散列索引

散列函数：合适的函数均匀的映射到不同桶
散列索引能够快速定位找到物理存储位置
冲突解决：溢出桶
维护散列索引：增加溢出桶，合并空桶
静态：桶的个数M确定
动态：M随记录多少改变