数据库索引

一、索引之初

索引是帮助数据库高效获取数据的数据结构。数据查找有很多种方式，有顺序查找，时间复杂度为O(n)，在大规模数据查询中，显然这种时间复杂度是不可接受的，时间复杂度更为优秀的算法有很多，有二分查找、树的搜索，但是这些算法在应用时，对数据都是有一定要求的，满足特定的数据结构才能使用。DBMS若想使用这些算法，就必须维持特定的数据结构。这种数据结构我们就称之为索引。

在我们很多的例子中，都是空间和时间的平衡，在数据库中，为了换取时间上的更优，使用索引的缺点之一就是占用部分空间。当然它还有其他缺点，如需要维护这个数据结构，在插入、删除等操作时，带来一些其他操作。一般数据库最常见的操作时查看，所以，牺牲部分空间换取时间的更优是可取的。

二、索引的数据结构

索引通常使用B-树、B+树的数据结构实现。文件系统也是采用B-树、B+树的数据结构，数据库系统和操作系统。

B树查找，首先从根节点开始查找，在每个节点

2.1 B-树

B-树就是B树，类似于我们常见的二叉搜索树，不过之里是多路搜索树。

一个m阶B树。

①B-树允许M-1个子节点。

②根节点至少有两个子节点

③每个非根节点的关键字个数满足┌m/2┐ - 1 <= j <= m - 1

④每个节点关键字以升序排序

⑤节点中关键字之间的值在其子节点中 （类似于二叉排序树中左子树<父节点<右子树）

⑥叶节点位于同一层，非叶节点关键字也保存数据

B树查找，类似于二叉排序树，不同之处，在于树不是二叉，在每个节点上进行的是二叉搜索。

假如查找28，在根节点开始二叉搜索，发现根节点没有，在这两之间找到指针指向的子节点上继续二叉搜索，直至页节点或者找到数据。

2.2 B+树

它是B树的一种变形。

①k个子节点有k个关键字。和b-树不同，b-树k个子节点可以有k+1个关键码。

②非叶节点不存数据，仅做索引，记录位置信息。

③叶节点存放数据。

B+树的搜索和B-树类似，只不过搜索要持续一直到叶节点。

在图中，叶节点所带的链表指针，是为了适应数据库操作所更改的。

计算机中一个理论，访问了一个数据，它之后的数据也有很大可能性被访问，所以可以一次读入要查找的数据和它之后的数据，可以降低IO。

三、索引的分类

索引分为聚集索引和非聚集索引。

3.1 聚集索引

聚集索引也叫聚簇索引、聚类索引、簇集索引。

聚集索引表中行的物理顺序和逻辑顺序一样。

一个表只能有一个聚集索引（一个表只能有一个排序规则）

一般把无聚集索引的称之为堆集

叶节点是是数据节点

3.2 非聚集索引

数据表物理顺序不按照逻辑顺序排列，而是按照插入顺序排列。

索引的叶节点就是存数据位置的信息，像c语言的指针，不存贮数据。这种类似于目录结构，有目录文件（索引

文件），有数据文件。从目录中找数据，加快查找速度。非聚集索引叶子节点指向堆或者聚集索引的指针。

3.3 比较:

聚集索引和非聚集索引可以类比于数组和链表。聚集索引像数组，需要维持物理顺序，为保持这种顺序，需要耗费更多的资源，但是，查找效率也更高。这里的说非聚集索引像链表，不是说它只能从头节点开始访问，而是说它，存贮的位置不是有序的，索引的位置是通过指针来查找，更恰当的比方是比作一个目录。数据库系统表的存储和操作系统十分相似，操作系统有段页式存贮，通过给分段，页号，页内偏移来找到数据。

有一种很恰当的比喻，聚集索引就像字典按照字母排序，非聚集索引像字典按照部首排序，在部首排序中，有一个维持部首的目录，指向部首对应字的位置。

四、数据库访问数据

4.1 访问没有索引的数据库表

数据库表在无序的时候，存放在堆中，数据库在一堆无序的数据中查找某个数据，势必要遍历这个表，一个书架中找一本书，没有索引，没有排序，也许不难，如果一个图书馆的书是无序的，想要在这样一个图书馆里找一本书，工作量得有多大。

4.2 访问有非聚集索引的数据表

使用b-树的结构，叶节点不包含数据页，只包含索引行，每个索引行包含索引键值以及行定位符（ROWID,RID)，在树中叶节点找到RID，RID通常包括页号，页内偏移，类比操作系统段页式存贮。

还是字典的例子，我们把数据分类，假如按照部首，建立一个部首的目录（索引），根据这个目录，我们能找到字的页码，从而可以在该页码找到该字的具体信息。

4.2 访问有聚集索引的数据表

聚集索引，叶节点存放数据，使用b+数结构，到页节点才有数据，而且数据是有序的，直接查找即可。

4.3 访问有聚集索引和非聚集索引的数据表

在同时存在聚集索引和非聚集索引的时候，数据的物理顺序还是按照聚集索引的逻辑顺序排列，在检索数据的时候，按照B+树的搜索方式搜索，在页节点，存贮的是索引它会指向聚集索引，即若表上已经存在聚集索引，则引用聚集索引的页。

转载请注明出处 http://blog.csdn.net/madujin/article/details/70208849

***************************************************************************************************************************************************************************************

最后上一张别人总结的图片：

转载：http://www.cnblogs.com/gavinsp/p/5513536.html