索引是幫助數(shù)據(jù)庫(kù)高效獲取數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

索引的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

1.hash表

a.利用hash存儲(chǔ)的話需要將所有的數(shù)據(jù)文件添加到內(nèi)存，比較耗費(fèi)內(nèi)存空間

b.hash表存儲(chǔ)的是無(wú)序數(shù)據(jù)，范圍查找的時(shí)候需要挨個(gè)進(jìn)行遍歷，比較耗費(fèi)時(shí)間。

2.二叉樹

二叉樹規(guī)定左子樹必須小于根節(jié)點(diǎn)，右子樹必須大于根節(jié)點(diǎn)，可能會(huì)導(dǎo)致右子樹變成一條鏈表，對(duì)提升查詢效率沒(méi)有幫助。

3.平衡樹(AVL樹)

AVL樹是一顆嚴(yán)格意義上的平衡樹，它要求最高子樹和最低子樹的高度之差不超過(guò)1，因此在進(jìn)行元素插入的時(shí)候，會(huì)進(jìn)行1到n次的旋轉(zhuǎn)，嚴(yán)重影響插入的效率。

4.紅黑樹

紅黑樹是基于AVL樹的一個(gè)升級(jí)，損失了部分查詢的性能，來(lái)提升插入的性能，在紅黑樹中，最高子樹不能超過(guò)最低子樹的2倍，在插入的時(shí)候，不需要進(jìn)行N多次的旋轉(zhuǎn)操作，而且加入了變色的特性，來(lái)滿足插入和查詢性能的平衡。ps：二叉樹及其變種的其他樹都不能支撐索引的需求，原因是其插入數(shù)據(jù)的性能比較低，并且樹的深度無(wú)法控制，都會(huì)因?yàn)闃涞纳疃冗^(guò)深而造成io的次數(shù)變多，影響讀取數(shù)據(jù)的效率。

5.B-Tree

B樹的特點(diǎn)：

1.所有鍵值分布在整顆樹上

2.搜索可能在非葉子節(jié)點(diǎn)上結(jié)束，在關(guān)鍵字全集內(nèi)做一次查找，性能逼近二分查找

3.節(jié)點(diǎn)中的數(shù)據(jù)索引從左到右遞增排列

缺點(diǎn)：每個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)包含了key和data，而每個(gè)頁(yè)存儲(chǔ)空間是有限的，

如果data比較大的話會(huì)導(dǎo)致每個(gè)節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)的元素?cái)?shù)量變小。

當(dāng)存儲(chǔ)量變大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致深度變大，增大磁盤io次數(shù)，進(jìn)而影響查詢性能。

6.B+Tree

B+Tree是在B-Tree的基礎(chǔ)之上做的一種優(yōu)化：

1.B+Tree的非葉子節(jié)點(diǎn)只存儲(chǔ)索引，不存儲(chǔ)data，使非葉子節(jié)點(diǎn)可以包含更多的節(jié)點(diǎn)，這樣有兩個(gè)好處，一是大大降低了樹的高度，二是將數(shù)據(jù)范圍變成多個(gè)區(qū)間，增加了檢索的效率。

2.葉子節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)所有的索引和data，而且所有的葉子節(jié)點(diǎn)相互連接，形成了一種鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，范圍查詢性能更高。ps：索引的從磁盤到內(nèi)存的load過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生磁盤I/O消耗，相對(duì)于內(nèi)存讀取，I/O存取的消耗要高好幾個(gè)數(shù)量級(jí)，所以評(píng)價(jià)一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作為索引的優(yōu)劣最重要的指標(biāo)就是在查找過(guò)程中磁盤I/O操作次數(shù)。換句話說(shuō)，索引的結(jié)構(gòu)組織要盡量減少查找過(guò)程中磁盤I/O的存取次數(shù)。B+Tree這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)利用了磁盤預(yù)讀原理，將每個(gè)節(jié)點(diǎn)的大小設(shè)為等于一個(gè)頁(yè)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)只需要一次I/O就可以載入，并且節(jié)點(diǎn)中的數(shù)據(jù)和索引從左到右遞增排列，符合局部性原理，所以B+Tree擁有更好的性能。

InnoDB索引實(shí)現(xiàn)

聚簇索引

在InnoDB這種存儲(chǔ)引擎下，數(shù)據(jù)和索引是放在一起的.frm存放的是表結(jié)構(gòu).ibd存放表數(shù)據(jù)和索引

ps：innoDB存儲(chǔ)引擎默認(rèn)情況下會(huì)把所有的數(shù)據(jù)文件放到表空間中，不會(huì)單獨(dú)為每一張表保存一份數(shù)據(jù)文件，如果需要將每一張表單獨(dú)使用文件保存，設(shè)置如下屬性：set gobal innodb_file_per_table=on

InnoDB--B+Tree

1.葉子節(jié)點(diǎn)直接存放索引和數(shù)據(jù)

2.InnoDB中至少有一個(gè)聚簇索引，一般會(huì)通過(guò)B+Tree對(duì)主鍵創(chuàng)建索引，如果沒(méi)有主鍵，會(huì)選擇唯一鍵，如果沒(méi)有唯一鍵，會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)6位rowid來(lái)作為主鍵

3.在非聚簇索引中，葉子節(jié)點(diǎn)上存儲(chǔ)的是該行數(shù)據(jù)的主鍵，然后通過(guò)聚簇索引找到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，也就是要走兩次B+Tree，叫做回表

MyISAM索引實(shí)現(xiàn)

非聚簇索引

在MyISAM這種存儲(chǔ)引擎下，數(shù)據(jù)和索引文件是單獨(dú)的文件.frm存放的是表結(jié)構(gòu).MYI存放索引.MYD存放表數(shù)據(jù)

MyISAM--B+Tree

1.葉子節(jié)點(diǎn)存放索引和對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)的磁盤文件地址

2.MyISAM不存在回表的問(wèn)題

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的数据结构行编辑成簇 c语言,索引的数据结构及底层存储的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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