知识点回顾 | 数据库优化-索引

Posted 2021-05-01 一起写程序

知识点目录：

问题目录：

索引：

问题1）数据库存储的映射关系？也就是记录是如何存储在磁盘上的？

2，索引的简单分类

问题1）为什么需要索引和索引的概念？

问题2）索引的组成部分？

问题3）索引文件的存储结构？

问题3）索引的一般特性？

问题4）索引存在的问题？

问题5）评价索引性能的好坏？

问题6）稀疏索引和稠密索引？

稀疏索引：索引项是主文件中的部分记录。

问题6.1）稀疏索引如何定位记录？

例子：定位索引字段为k的记录？

稀疏索引的优缺点：

问题6.2）如何解决稀疏索引相对稠密索引速度慢的方法？

问题6.3）稠密索引如何确定主文件中的记录？

候选键的稠密索引:

非候选键的稠密索引:

非候选码的三种对比：

问题1）数据库存储的映射关系？也就是记录是如何存储在磁盘上的？

 

表，记录，磁盘块之间的关系？

一个表一个主索引文件，索引文件的索引项是记录和磁盘块。

如何找到一条条记录的？

首先找到那张表，再找到表的索引文件，通过索引项记录找到磁盘块。

 

索引：

内容：1，为什么需要索引与索引的定义？

2，索引的简单分类

3，B+树索引。

4，散列索引。

 

重点：1）理解索引的作用？应用索引优化改进数据库查询性能的方法？

      2）理解不同类型索引的概念：稠密索引和稀疏索引，主索引和辅助索引，聚簇索引和非聚簇索引，倒排索引，多级索引等。

3）理解B+树索引，怎么建立，维护和利用B+树索引（算法层面）

    4）理解散列索引，包括静态散列索引与动态散列索引（算法层面）

问题1）为什么需要索引和索引的概念？

主要借鉴了字典的设计，字典有索引，索引项包括关键字和页码。

如果直接在主文件上进行查找，内存无法全部装载下，需要进行外查找，这样的消耗是很大。

索引文件要小的多，索引文件可以全部装载到内存中，快速定位后通过行指针去主文件中查找。

 

索引定义：索引是建立在存储表（table）基础之上，有助于无需检查所有记录而快速定位的一种辅助存储结构。

 

问题2）索引的组成部分？

索引文件是由索引项组成。每个索引项包括两部分，索引字段和行指针。

索引字段：主文件中的某些列。（通常存储这些列的所有值（稠密索引），存储的是字段的部分值（稀疏索引））。

行指针：指向主文件中字段值在磁盘上的存储位置。

 

索引文件：存储索引项的文件

主文件：存储表（table）就是主文件。

 

问题3）索引文件的存储结构？

散列索引文件：

排序索引文件：

 

问题3）索引的一般特性？

1，一个表上可以有多个索引文件，每一个索引文件的索引项可以包括多个属性。

2，主文件有索引时，更新操作必须同步更新索引文件和主文件。否则出现数据不一致。

索引的更新是DBMS管理系统自动做的。

3，索引文件是一种辅助的存储结构，其存在与否与主文件没有影响。

 

问题4）索引存在的问题？

索引虽然提高了查找的效率，但同时增加了存储空间和维护成本。（主文件更新，索引文件也要更新）

 

问题5）评价索引性能的好坏？

访问时间

插入时间

删除时间

空间负载

支持存取的有效性：比如：支持的是属性的限定值（是否符合单一值，还是支持属性的限定范围的值（是否符合一定范围））

 

问题6）稀疏索引和稠密索引？

对于主文件中每一个不同值记录（包含重复索引字段），都有一个索引项和它对应，指明该记录所在位置，这样的索引称稠密索引（dense index）

 

稠密索引: 索引项和所有不同值记录一一对应。

 

 

非稠密索引（稀疏索引）：

对于主文件中部分记录，有索引项和它对应，这样的索引称非稠密索引（undense index）。

稀疏索引：索引项是主文件中的部分记录。

 

 

 

问题6.1）稀疏索引如何定位记录？

注意：

1， 稀疏索引文件中不存在搜索码的值，不代表主文件中没有对应搜索码的记录。

2， 使用稀疏索引，主文件必须是按索引字段属性进行排序存储。

例子：定位索引字段为k的记录？

首先找到小于k的最大索引项。

从该索引项对应的主文件记录开始顺序进行table的检索。

 

稀疏索引的优缺点：

优点：占用空间更小，维护任务更轻。

缺点：相对稠密索引速度慢。（因为不是直接找到主文件中的记录）

 

问题6.2）如何解决稀疏索引相对稠密索引速度慢的方法？

让索引项不指向记录指针，而是指向记录所在的存储块的指针，即每一存储块有一个索引项，而不是每条记录有一索引项 --- 主索引

 

问题6.3）稠密索引如何确定主文件中的记录？

注意：

1， 无论是候选键属性的稠密索引，还是非候选键属性的稠密索引，索引文件中不存在的搜索码的值，就代码主文件中没有对应搜索码的记录。

2， 候选键： 可以唯一标识一条记录的属性集合。

候选键的稠密索引:

因为候选键是唯一的，所以索引项和主文件记录是一一对应的。

非候选键的稠密索引:

第一种：索引字段排序且不重复，主文件按照(非候选码)索引字段排序存储。

 

第二种：索引字段排序且重复。主文件不用按照索引字段排序。

 

第三种：如果要求索引字段排序且不重复，并且要求索引字段和主文件字段一一对应。引入中间桶。

 

 

非候选码的三种对比：