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數(shù)據(jù)庫(kù)中索引的作用有哪些?針對(duì)這個(gè)問(wèn)題,這篇文章詳細(xì)介紹了相對(duì)應(yīng)的分析和解答,希望可以幫助更多想解決這個(gè)問(wèn)題的小伙伴找到更簡(jiǎn)單易行的方法。
索引是定義在存儲(chǔ)表的基礎(chǔ)上,有助于無(wú)需檢查所有記錄而快速定位所需記錄的一種輔助存儲(chǔ)結(jié)構(gòu),由一系列存儲(chǔ)在磁盤(pán)上的索引項(xiàng)組成,每一索引項(xiàng)又由兩部分構(gòu)成。即索引字段和行指針。
索引字段
由表中某些列通常是一列中的值串接而成。索引中通常存儲(chǔ)了索引字段的每一個(gè)值。
行指針
指向表中包含索引字段值的記錄在磁盤(pán)上的存儲(chǔ)位置。
存儲(chǔ)索引項(xiàng)文件的為索引文件,存儲(chǔ)表稱為主文件。
(相對(duì)照的,主文件組織有堆文件,排序文件,散列文件,聚簇文件等多種方式)
排序索引文件:按索引字段值的某一種順序組織存儲(chǔ)
散列索引文件:依據(jù)索引字段值使用散列函數(shù)分配散列桶的方式存儲(chǔ)
在一個(gè)表上針對(duì)不同屬性或者屬性組合建立不同的索引文件,索引字段值可以是表中任何一個(gè)屬性的值或者屬性值的組合;
索引文件比主文件小得多,通過(guò)檢索一個(gè)小的索引文件(可以完全裝載進(jìn)內(nèi)存),快速定位之后,再有針對(duì)性的讀取非常大的主文件中的相關(guān)記錄;
有索引時(shí),更新操作必須同步更新索引文件和主文件。保持其數(shù)據(jù)一致性。
當(dāng)定義table之后,如果定義了主鍵,系統(tǒng)自動(dòng)生成主索引;
索引可以由用戶定義或者撤銷;
當(dāng)索引被創(chuàng)建后,不論是主索引還是用戶定義的索引,DBMS都將自動(dòng)維護(hù)所有索引;
當(dāng)table被刪除之后,定義在該表上的所有索引自動(dòng)撤銷。
CREATE INDEX idxSname ON Student(Sname); DROP INDEX idxSname;
對(duì)于主文件中每一個(gè)記錄(形成的每一個(gè)索引字段值),都有一個(gè)索引項(xiàng)和它相對(duì)應(yīng),指明該記錄所在位置。這樣的索引稱稠密索引。(dense index)
對(duì)于主文件中的部分記錄(形成的索引字段值),有索引項(xiàng)和它對(duì)應(yīng),這樣的索引稱為非稠密索引或者稀疏索引(sparse index)。
定位索引字段值為K的記錄,需要
首先找相鄰的小于K的最大索引字段值所對(duì)應(yīng)的索引項(xiàng);從該索引項(xiàng)所對(duì)應(yīng)的記錄開(kāi)始順序進(jìn)行table的檢索
稀疏索引的使用要求:主文件必須是按照對(duì)應(yīng)索引字段屬性排序存儲(chǔ)
相比稠密索引:空間占用更少,維護(hù)任務(wù)更輕,但速度更慢
平衡:索引項(xiàng)不指向記錄指針,而是指向記錄所在的存儲(chǔ)塊的指針,即每一存儲(chǔ)塊有一個(gè)索引項(xiàng),而不是每條記錄有一索引項(xiàng)——主索引
1.候選鍵屬性的稠密索引 一一對(duì)應(yīng)即可
2.非候選鍵屬性的稠密索引,主文件按照索引字段值排序,對(duì)每一個(gè)不重復(fù)的第一個(gè)索引字段值建立索引項(xiàng),相同索引字段值則在附近尋找;
3.非候選鍵屬性的稠密索引,主文件未按照索引字段值排序,不要求索引項(xiàng)中的索引字段唯一,可以重復(fù)出現(xiàn),以實(shí)現(xiàn)對(duì)主文件中對(duì)應(yīng)索引字段值的指向;
4.非候選鍵屬性的稠密索引,主文件未按照索引字段值排序,若要求索引中索引字段是唯一的,則可以引入一個(gè)中間層,指針桶;該指針桶就是第3種情況。
通常是對(duì)每一個(gè)存儲(chǔ)塊有一個(gè)索引項(xiàng),索引項(xiàng)的總數(shù)和存儲(chǔ)表所占的存儲(chǔ)塊數(shù)目相同,存儲(chǔ)表的每一存儲(chǔ)塊的第一條記錄,又稱為錨記錄,簡(jiǎn)稱塊錨。
主索引的索引字段值為塊錨的索引字段值,而指針指向其所在的存儲(chǔ)塊。
主索引是按索引字段值進(jìn)行排序的一個(gè)有序文件,通常建立在有序主文件的基于主碼的排序字段上,即主索引的索引字段與主文件的排序碼(主碼)有對(duì)應(yīng)關(guān)系。
主索引是稀疏索引。
是定義在主文件的任一或者多個(gè)非排序字段上的輔助存儲(chǔ)結(jié)構(gòu);通常是對(duì)某一非排序字段上的不同值有一個(gè)索引項(xiàng),索引字段即是該字段的不同值,而指針則指向包含該紀(jì)錄的塊或者記錄本身;
當(dāng)非排序字段為索引字段時(shí),如該字段值不唯一,則要采用一個(gè)類似鏈表的結(jié)構(gòu)來(lái)保存該字段值的所有記錄的位置;
輔助索引是稠密索引,檢索速度有時(shí)候相當(dāng)高
一個(gè)主文件僅有一個(gè)主索引,但可以有多個(gè)輔助索引;
主索引通常建立在主碼或者排序碼上;而輔助索引建立在非排序字段上;
可以利用主索引重新組織主文件數(shù)據(jù),但輔助索引不能改變主文件數(shù)據(jù);
主索引是稀疏索引,輔助索引是稠密索引。
是指索引中鄰近的記錄在主文件中也是臨近存儲(chǔ)的;
是指索引中鄰近的記錄在主文件中不一定是臨近存儲(chǔ)的
注意:
如果主文件的某一排序字段不是主碼,則該字段上每個(gè)記錄取值不唯一,此時(shí)該字段稱為聚簇字段;聚簇索引通常是定義在聚簇字段上;聚簇索引通常是對(duì)聚簇字段上的每一個(gè)不同值有一個(gè)索引項(xiàng)(索引項(xiàng)的總數(shù)和主文件中聚簇字段上不同值的數(shù)目相同),索引字段即是聚簇字段的不同值,由于有相同聚簇字段值的記錄可能存儲(chǔ)在若干塊中,則索引項(xiàng)的指針指向其中的第一塊。一個(gè)主文件只能有一個(gè)聚簇索引文件,但可以有多個(gè)非聚簇索引文件。主索引通常是聚簇索引(但其索引項(xiàng)總數(shù)不一定和主文件中聚簇字段上不同值的數(shù)目相同,其和主文件存儲(chǔ)塊數(shù)目相同);輔助索引通常是非聚簇索引。主索引/聚簇索引是能夠決定記錄存儲(chǔ)位置的索引;而非聚簇索引則只能用于查詢,指出已存儲(chǔ)記錄的位置。
倒排索引是實(shí)現(xiàn)“單詞-文檔矩陣”的一種具體存儲(chǔ)形式,通過(guò)倒排索引,可以根據(jù)單詞快速獲取包含這個(gè)單詞的文檔列表。倒排索引主要由兩個(gè)部分組成:“單詞詞典”和“倒排文件”。
單詞詞典(Lexicon):搜索引擎的通常索引單位是單詞,單詞詞典是由文檔集合中出現(xiàn)過(guò)的所有單詞構(gòu)成的字符串集合,單詞詞典內(nèi)每條索引項(xiàng)記載單詞本身的一些信息以及指向“倒排列表”的指針。
倒排列表(PostingList):倒排列表記載了出現(xiàn)過(guò)某個(gè)單詞的所有文檔的文檔列表及單詞在該文檔中出現(xiàn)的位置信息,每條記錄稱為一個(gè)倒排項(xiàng)(Posting)。根據(jù)倒排列表,即可獲知哪些文檔包含某個(gè)單詞。
倒排文件(Inverted File):所有單詞的倒排列表往往順序地存儲(chǔ)在磁盤(pán)的某個(gè)文件里,這個(gè)文件即被稱之為倒排文件,倒排文件是存儲(chǔ)倒排索引的物理文件。
當(dāng)索引項(xiàng)較多時(shí),可以對(duì)索引再建立索引,稱為多級(jí)索引。
常見(jiàn)的多級(jí)索引:B樹(shù)/B+樹(shù)索引
索引字段由表的多個(gè)屬性值組合在一起形成的索引
使用散列技術(shù)組織的索引
使用多索引字段進(jìn)行交叉聯(lián)合定位與檢索
一種以樹(shù)形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)組織索引項(xiàng)的多級(jí)索引
由于一個(gè)存儲(chǔ)塊是可以存儲(chǔ)多個(gè)索引項(xiàng),每個(gè)索引項(xiàng)又由指針和索引字段兩部分構(gòu)成。用Ki表示索引字段值,Pi表示指針,指向索引塊或者數(shù)據(jù)塊或者數(shù)據(jù)塊中記錄。
一塊中通??梢源鎯?chǔ)n-1個(gè)索引項(xiàng)和1個(gè)指針。
能夠自動(dòng)保持與主文件大小相適應(yīng)的樹(shù)的層次
每個(gè)索引塊的指針利用率都在50%~100%
索引字段值x在Ki-1<=x<Ki的由Pi指向,而Ki<=x<Ki+1的由Pi+1指向。
非葉結(jié)點(diǎn)指針指向索引塊,葉結(jié)點(diǎn)指針指向主文件的數(shù)據(jù)塊或數(shù)據(jù)記錄
葉結(jié)點(diǎn)的最后一個(gè)指針指向下一個(gè)數(shù)據(jù)塊
一個(gè)索引塊實(shí)際使用的索引指針個(gè)數(shù)d,滿足(根結(jié)點(diǎn)除外)
n/2<=d<=n
根結(jié)點(diǎn)至少2個(gè)指針被使用
索引字段值重復(fù)出現(xiàn)于葉結(jié)點(diǎn)和非葉結(jié)點(diǎn)
指向主文件的指針僅出現(xiàn)于葉結(jié)點(diǎn)
所有葉結(jié)點(diǎn)即可覆蓋所有鍵值的索引
索引字段值在葉結(jié)點(diǎn)中是按順序排列的
僅葉結(jié)點(diǎn)的集合就是主文件完整的索引
關(guān)于數(shù)據(jù)庫(kù)中索引的作用有哪些問(wèn)題的解答就分享到這里了,希望以上內(nèi)容可以對(duì)大家有一定的幫助,如果你還有很多疑惑沒(méi)有解開(kāi),可以關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道了解更多相關(guān)知識(shí)。
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