文件的逻辑结构总结

文件的逻辑结构总结

@(OS)

逻辑结构：从用户观点出发看到的文件的组织形式，是用户可以直接处理的数据及其结构。独立于文件的物理特性。也称为文件组织。
物理结构：从实现的角度出发，OS看到的文件的存储结构。是文件在外存上的存储组织形式。不仅与存储介质的存储性能有关，也与所采用的外存分配方式有关。

无论是文件的逻辑结构还是物理结构都会影响文件的检索速度。

这里首先关注逻辑结构：实际上讲的就是在文件的内部，逻辑上数据是如何被组织起来的。
根据逻辑结构，文件可以分为两个大类：无结构文件和有结构文件。

无结构文件

最简单的文件组织形式。将数据按照顺序组织成记录（记录指的是一组相关数据项的集合）并积累保存，是有序相关信息项的集合。以字节为单位。对记录的搜索只能是穷举搜索。适用于存储源代码，目标代码等。

有结构文件

也可称之为记录式文件。分为顺序文件和索引文件。记录可以定长也可以变长。可以顺序存储也可以链表离散存储。

顺序文件

通常是定长记录，但也可以是变长记录。

这个类别下也分为两个子类。串结构和顺序结构。
串结构：记录之间的顺序与关键字（选取的特别的数据项标识记录）无关。通常由时间决定。
顺序结构：文件中的所有记录按照关键字顺序排列。
对记录进行批量操作时，即每次需要读or写一大批记录，对顺序文件的效率最高。

索引文件

主要是针对变长记录的文件。为什么呢。首先，如果记录式定长的，则可以通过：
Ai=i×L,i是记录编号，L是记录占据的长度，Ai是地址

这种计算本身并不耗时，因此，不必特别加以索引。那么就该问，变长的记录为何要用索引呢？
答案是，变长的记录无法通过上面的计算推导。只能顺序查找，所以系统开销极大。

所以建立索引表就势在必行了。
索引表本身是定长记录的文件。
每一个索引项指明了该记录的长度。

索引顺序文件

顺序和索引两种组织的结合。即：用索引的方式索引顺序文件。 这是被我忽略了的。可以这么理解：顺序文件通常是定长记录，索引针对的是变长记录。如果结合起来会有什么好处呢？
具体实施是：并非为每个记录建立一个索引，这样太浪费了，而是为一组记录中的第一个记录设置一个表项。

索引文件由逻辑文件和索引表组成。

分析：文件的逻辑结构和物理结构都有索引的概念。逻辑索引的目的是加快文件数据的定位，从用户角度出发。物理索引的主要目的是为了管理不连续的物理块，从系统管理的角度出发。

对索引文件存取，必须查找索引表。索引表项包含每个记录的长度和在逻辑文件中的起始位置。每个记录都有一个索引项，提高了存储的代价。

文件由N个记录，则顺序文件下平均查找N2次，索引顺序文件下最好的平均查找次数是N‾‾√次。

分析：顺序文件自然不必说，就是求一个期望，严格来说是N+12, 索引文件对索引项也是顺序查找，对分组的记录也是顺序查找。为什么一组记录数是N‾‾√最好，这就要根据2ab≥a2+b2，当且仅当a=b时取得极值。这里也是一样。共N‾‾√组，平均查找N√2次，找到组后，再平均查找次数是N√2，共N‾‾√次。

20161223 update :

简单来说索引文件就是对基本的每个逻辑记录添加索引项，像目录一样，可以查找目录进行随机访问。虽然不同于顺序存储的方式，但本质都是可以通过数学计算得到。顺序文件很常见，就是按照顺序分配存储即可。而索引顺序文件呢是对用索引的方式操作顺序文件，对每一组进行索引。

一般说顺序文件，在定长记录时才能够随机访问，索引不受这个限制。
也说明了，顺序文件可以存储非定长记录。