在計(jì)算機(jī)技術(shù)中，數(shù)據(jù)庫(kù)B樹索引是一種廣泛使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。它可以幫助我們更快速地查詢數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)庫(kù)的讀寫性能得到優(yōu)化。本文將深入探討數(shù)據(jù)庫(kù)B樹索引的構(gòu)建原理。

一、B樹索引的概念

B樹索引是一種多叉樹，通常用于數(shù)據(jù)庫(kù)的索引結(jié)構(gòu)。它可以讓我們更快速地查找數(shù)據(jù)。B樹索引的特點(diǎn)是，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)數(shù)都大于等于兩個(gè)。其中，根節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)數(shù)至少為兩個(gè)，其他節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)數(shù)在一個(gè)范圍內(nèi)。例如，2-3 B樹，每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以擁有2個(gè)子節(jié)點(diǎn)或3個(gè)子節(jié)點(diǎn)。

B樹索引是一種平衡樹，意味著每個(gè)節(jié)點(diǎn)左右子樹的高度差不超過(guò)1。這樣可以使得查詢速度更快，因?yàn)槊總€(gè)節(jié)點(diǎn)的訪問(wèn)次數(shù)不會(huì)太多。

二、B樹索引的構(gòu)建原理

1.分裂

B樹索引的構(gòu)建原理是在分裂數(shù)組中查找數(shù)據(jù)。當(dāng)查詢時(shí)，從根節(jié)點(diǎn)開始，逐級(jí)向下找到葉子節(jié)點(diǎn)，然后找到目標(biāo)數(shù)據(jù)。如果目標(biāo)數(shù)據(jù)不在節(jié)點(diǎn)中，就繼續(xù)向下查找。

如果在節(jié)點(diǎn)中找不到目標(biāo)數(shù)據(jù)，則需要進(jìn)行分裂。分裂是指將節(jié)點(diǎn)分成兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，一個(gè)節(jié)點(diǎn)包含比中間節(jié)點(diǎn)的值小的數(shù)據(jù)，另一個(gè)包含比中間節(jié)點(diǎn)的值大的數(shù)據(jù)。這樣可以確保每個(gè)節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)數(shù)在規(guī)定范圍內(nèi)。

2.合并

當(dāng)刪除節(jié)點(diǎn)時(shí)，如果節(jié)點(diǎn)中的數(shù)據(jù)小于規(guī)定最少值，則需要將節(jié)點(diǎn)與相鄰節(jié)點(diǎn)合并。例如，如果B樹索引規(guī)定每個(gè)節(jié)點(diǎn)最少要有2個(gè)子節(jié)點(diǎn)，當(dāng)要?jiǎng)h除的節(jié)點(diǎn)只有1個(gè)子節(jié)點(diǎn)時(shí)，則需要將該節(jié)點(diǎn)與其相鄰的節(jié)點(diǎn)合并。

這樣可以減少節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，也可以確保每個(gè)節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)數(shù)在規(guī)定范圍內(nèi)。

3.重構(gòu)

當(dāng)節(jié)點(diǎn)中的數(shù)據(jù)大于規(guī)定更大值時(shí)，需要對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行重構(gòu)。例如，如果B樹索引規(guī)定每個(gè)節(jié)點(diǎn)最多只能有3個(gè)子節(jié)點(diǎn)，而某個(gè)節(jié)點(diǎn)有4個(gè)子節(jié)點(diǎn)，那么就需要對(duì)該節(jié)點(diǎn)進(jìn)行重構(gòu)。重構(gòu)的內(nèi)容包括將節(jié)點(diǎn)和其父節(jié)點(diǎn)以及子節(jié)點(diǎn)進(jìn)行重新連接。這樣可以確保每個(gè)節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)數(shù)在規(guī)定范圍內(nèi)，也可以保持B樹索引的平衡性。

三、B+樹索引的優(yōu)勢(shì)

在計(jì)算機(jī)技術(shù)中，B+樹索引是一種使用最廣泛的索引結(jié)構(gòu)。與B樹索引相比，B+樹索引有一些重要的優(yōu)勢(shì)：

1.查詢性能更好

B+樹索引的葉子節(jié)點(diǎn)指向數(shù)據(jù)記錄，中間節(jié)點(diǎn)只存儲(chǔ)索引信息。由于所有數(shù)據(jù)記錄都存儲(chǔ)在葉子節(jié)點(diǎn)中，所以B+樹索引的查詢性能更好。

2.范圍查詢性能更好

由于所有數(shù)據(jù)記錄都存儲(chǔ)在葉子節(jié)點(diǎn)中，因此B+樹索引可以更好地支持范圍查詢。例如，如果要查詢?cè)落N售額更高的產(chǎn)品，可以很快地找到葉子節(jié)點(diǎn)，然后按序遍歷記錄，找到更高銷售額的產(chǎn)品。

3.更新性能更好

由于所有數(shù)據(jù)記錄都存儲(chǔ)在葉子節(jié)點(diǎn)中，因此B+樹索引的更新性能更好。當(dāng)要更新記錄時(shí)，只需要更新葉子節(jié)點(diǎn)中的數(shù)據(jù)即可。

在計(jì)算機(jī)技術(shù)中，B樹索引和B+樹索引是非常重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。它們可以幫助我們更快速地查詢數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)庫(kù)的讀寫性能得到提升。在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體需要選擇合適的索引結(jié)構(gòu)，以達(dá)到更好的性能和穩(wěn)定性。

相關(guān)問(wèn)題拓展閱讀：

• Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)中的索引詳解

Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)中的索引詳解

一 ROWID的概念

　　存儲(chǔ)了row在數(shù)據(jù)文件中的具置 位編碼的數(shù)據(jù) A Z a z + 和 /

　　row在數(shù)據(jù)塊中的存儲(chǔ)方式

　　SELECT ROWID last_name FROM hr employees WHERE department_id = ;

　　比如 OOOOOOFFFBBBBBBRRR

　　OOOOOO data object number 對(duì)應(yīng)dba_objects data_object_id

　　FFF file# 對(duì)應(yīng)v$datafile file#

　　BBBBBB block#

　　RRR row#

　　Dbms_rowid包

　　SELECT dbms_rowid rowid_block_number( AAAGFqAABAAAIWEAAA ) from dual;

　　具體到特定的物理文件

　　 二 索引的概念

　　 類似書的目錄結(jié)構(gòu)

　　 Oracle 的 索引 對(duì)象 與表關(guān)聯(lián)的可選對(duì)象 提高SQL查詢語(yǔ)句的速度

　　 索引直接脊滑指向包含所查詢值的行的位置 減少磁盤I/O

　　 與所索引的表是相互獨(dú)立的物理結(jié)構(gòu)

　　 Oracle 自動(dòng)使用并維護(hù)索引 插入 刪除 更新表后 自動(dòng)更新索引

　　 語(yǔ)法 CREATE INDEX index ON table (column );

　　 B tree結(jié)構(gòu)(非bitmap)

　　了解索引的工櫻拿臘作原理

　　表 emp

　　

　　目標(biāo) 查詢Frank的工資salary

　　建立索引 create index emp_name_idx on emp(name); 

　　

　測(cè)試索引的作用

　　 運(yùn)行/rdbms/admin/utlxplan 腳本

　　 建立測(cè)試表

　　create table t as select * from dba_objects;

　　insert into t select * from t;

　　create table indextable

　　as select rownum id owner object_name subobject_name

　　object_id data_object_id object_type created

　　from t;

　　 set autotrace trace explain

　　 set timing on

　　 分析表 可以得到cost

　　 查詢 object_name= DBA_INDEXES

　　 在object_name列上建立索引

　　 再查詢

　　索引的代價(jià)

　　插入 更新

　　 　三 唯一索引

　　 何時(shí)創(chuàng)建 當(dāng)某列任意兩行的值都不相同

　　 當(dāng)建立Primary Key(主鍵)或者Unique constraint(唯一約束)時(shí) 唯一索引將被自動(dòng)建立

　　 語(yǔ)法 CREATE UNIQUE INDEX index ON table (column);

　　 演示

　　 四 組合索引

　　 何時(shí)創(chuàng)建 當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)列經(jīng)常一起出現(xiàn)在where條件中時(shí) 則在這些列上同時(shí)創(chuàng)建組合索引

　　 組合索引中列的順序是任意的 也無(wú)需相鄰 但是建議將最頻繁訪問(wèn)的列放在列表的最前面

　　 演示(組合列 單獨(dú)列)

　　 　五 位圖索引

　　 何時(shí)創(chuàng)建

　　列中有非常多的重復(fù)的值時(shí)候 例如某列保存了 性別 信息

　　Where 條件中包含了很多OR操作符

　　較少的update操作 因敏稿為要相應(yīng)的跟新所有的bitmap

　　 結(jié)構(gòu) 位圖索引使用位圖作為鍵值 對(duì)于表中的每一數(shù)據(jù)行位圖包含了TRUE( ) FALSE( ) 或NULL值

　　 優(yōu)點(diǎn) 位圖以一種壓縮格式存放 因此占用的磁盤空間比標(biāo)準(zhǔn)索引要小得多

　　 語(yǔ)法 CREATE BITMAP INDEX index ON table (column );

　　 掩飾

　　create table bitmaptable as select * from indextable where owner in( SYS PUBLIC );

　　分析 查找 建立索引 查找

　　 　六 基于函數(shù)的索引

　　 何時(shí)創(chuàng)建 在WHERE條件語(yǔ)句中包含函數(shù)或者表達(dá)式時(shí)

　　 函數(shù)包括 算數(shù)表達(dá)式 PL/SQL函數(shù) 程序包函數(shù) SQL函數(shù) 用戶自定義函數(shù)

　　 語(yǔ)法 CREATE INDEX index ON table (FUNCTION(column));

　　 演示

　　必須要分析表 并且query_rewrite_enabled=TRUE

　　或者使用提示/*+ INDEX(ic_index)*/

　　 　　七 反向鍵索引

　　目的 比如索引值是一個(gè)自動(dòng)增長(zhǎng)的列

　　多個(gè)用戶對(duì)集中在少數(shù)塊上的索引行進(jìn)行修改 容易引起資源的爭(zhēng)用 比如對(duì)數(shù)據(jù)塊的等待 此時(shí)建立反向索引

　　性能問(wèn)題

　　語(yǔ)法

　　重建為標(biāo)準(zhǔn)索引 反之不行

　　 　八 鍵壓縮索引

　　比如表landscp的數(shù)據(jù)如下

　　site feature job

　　Britten Park Rose Bed Prune

　　Britten Park Rose Bed Mulch

　　Britten Park Rose Bed Spray

　　Britten Park Shrub Bed Mulch

　　Britten Park Shrub Bed Weed

　　Britten Park Shrub Bed Hoe

　　……

　　查詢時(shí) 以上 列均在where條件中同時(shí)出現(xiàn) 所以建立基于以上 列的組合索引 但是發(fā)現(xiàn)重復(fù)值很多 所以考慮壓縮特性

　　Create index zip_idx

　　on landscp(site feature job)

　　press ;

　　將索引項(xiàng)分成前綴(prefix)和后綴(postfix)兩部分 前兩項(xiàng)被放置到前綴部分

　　Prefix : Britten Park Rose Bed

　　Prefix : Britten Park Shrub Bed

　　實(shí)際所以的結(jié)構(gòu)為

　　 Prune

　　 Mulch

　　 Spray

　　 Mulch

　　 Weed

　　 Hoe

　　特點(diǎn) 組合索引的前綴部分具有非選擇性時(shí) 考慮使用壓縮 減少I/O 增加性能

　　 　　九 索引組織表(IOT)

　　將表中的數(shù)據(jù)按照索引的結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)在索引中 提高查詢速度

　　犧牲插入更新的性能 換取查詢性能 通常用于數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù) 提供大量的查詢 極少的插入修改工作

　　必須指定主鍵 插入數(shù)據(jù)時(shí) 會(huì)根據(jù)主鍵列進(jìn)行B樹索引排序 寫入磁盤

　　 　十 分區(qū)索引

　　簇:

　　A cluster is a group of tables that share the same data blocks because they share mon columns and are often used together

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