索引的底层数据结构为什么使用B+树?

1.常见的索引结构有: B 树, B+树和 Hash,所针对的引擎是不同的。

2.为了提升查询的效率,要尽可能少的从磁盘中读取数据

3.同时要保证读取的数据足够有效,所以要分块读取

4.磁盘跟内存进行交互的时候,是以为单位的,在进行数据读取的时候,一般都是读取的页的整数倍,innodb存储引擎默认读取的是16kb的数据

5.这时候,考虑使用树结构,二叉树,AVL,红黑树都有一个问题,树的分支只有两个,想要往这些树中结构插入更多的数据时,树的结构变得更深,导致次数变多,查询效率下降

6.基于此,考虑将二叉树变成多叉树,同于依托于有序的特点,多叉有序树,此时可以考虑B,B+树

7.而B树有这样的特点,在进行数据的检索时,数据和Key值是放在一起的,意味着在每一次读取数据时,每一个块,或者说每一个16kb的数据中,会存着索引数据+实际数据,而实际数据多了只后会占用大量的存储空间,造成树的分支的范围变小,导致想插入更多的数据时,深度又会增加

8.基于此,考虑将B树中的非叶子结点的数据放到叶子结点中,也就是非叶子结点中只存储Key的值,叶子结点中存储实际的数据

        所以使用B+树

 

 

B树和B+树都是用于组织和管理数据的树形数据结构,但它们在结构特性和用途上有所不同。以下是它们之间的主要区别: B树: 1. B树是一种自平衡的树,这意味着它能在保持数据有序的同时,提供有效的搜索、插入和删除操作。B树的每个内部节点可以保存多个关键字以及指向子树的链接。 2. B树只有一个根节点,而且除了叶子节点外,所有的节点都是关键字及其指针的列表。每个节点的大小都有限制,以保证树的高度不超过一定值,以提高搜索效率。 3. 由于B树的内部节点可能包含大量的关键字,因此插入和删除操作可能需要跨越多个节点。为了解决这个问题,B树允许分裂和合并操作,以保持树的平衡。 B+树: 1. B+树也是一种自平衡的树,但它与B树的主要区别在于叶子节点上。B树的叶子节点是混合的,可以包含关键字和指针,而B+树的叶子节点仅包含键值和指向相关记录的指针。 2. B+树的叶子节点之间通过共同的关键字建立索引,使得查询可以更高效地通过关键字定位到相应的叶子节点集合。这使得它特别适合用于磁盘上的存储和搜索。 3. 由于叶子节点只包含键值和指针,所以B+树的内部节点可以存储更多的键值,从而减少了搜索时需要访问的叶子节点数量。这有助于提高搜索效率。 选择B+树作为InnoDB的底层数据结构的原因: InnoDB是MySQL数据库的核心存储引擎之一,它使用B+树作为其底层数据结构的主要原因有: 1. 高效搜索和查询:由于B+树的结构特性,它能够提供高效的搜索和查询操作。这对于需要频繁查询和搜索的大量数据的系统来说非常重要。 2. 磁盘友好:由于B+树的叶子节点只包含键值和指针,它更适合在磁盘上进行存储和搜索。这使得InnoDB能够更好地利用磁盘I/O性能,从而提高查询性能。 3. 顺序访问:由于B+树的叶子节点之间通过共同的关键字建立索引,它支持顺序访问操作。这对于需要按特定顺序访问数据的场景(如排序、分组等)非常有用。 4. 稳定性和可扩展性:由于B+树的结构稳定,且能够通过增加新的叶子节点来扩展存储容量,它适合于大规模数据的存储和检索。 综上所述,B+树作为InnoDB的底层数据结构提供了高效的搜索、查询、顺序访问和可扩展性等优势,使其成为适合用于处理大量数据的数据库存储引擎的理想选择。
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