数据结构中的索引技术

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1、第9章索引技术主要内容1.基本概念2.线性索引①稠密索引②分块索引③多重表④倒排表3.树型索引①2-3树②B-树③B+树8/4/20211《数据结构与算法》9.1索引的基本概念在索引问题以及数据库中，常常将数据元素称为记录（record）。文件文件（file）通常是指存储在外存上的记录集合。从操作系统的角度看，文件是无结构的连续字节序列，从数据库的角度看，文件是有结构的记录集合，每个记录可由若干个数据项组成。记录是文件中进行存取的基本单位，数据项是文件中可使用的最小单位。索引索引（index）是把一个关键

2、码与它对应的记录相关联的过程，一个索引属于某一个文件，它由若干索引项构成，每个索引项（indexitem）至少应包含关键码对应的记录在存储器中的位置等信息。8/4/20212《数据结构与算法》9.1索引的基本概念索引并不需要重新排列记录在文件中的顺序，一个文件可能有多个相关的索引，每个索引往往支持一个关键码，并且通过该索引实现对文件中记录的快速访问。静态索引静态索引（staticindex）是指索引结构在文件创建时生成。一旦生成就固定下来，只有当文件再组织时才允许改变。动态索引动态索引（dynamicin

3、dex）是指在文件创建时生成的索引结构。在文件执行插入、删除等操作时，索引结构本身也随之发生改变。8/4/20213《数据结构与算法》9.1索引的基本概念树形索引索引项组织为树结构，称其为树形索引。对一些大型文件，索引本身可能也很大，可对索引再建立一个索引，这样就构成了多级索引。当某级索引很大时，也可能要驻留在外存。线性索引索引项组织为线性结构，则称其为线性索引或索引表。8/4/20214《数据结构与算法》9.2线性索引一、稠密索引稠密索引主要适用于静态索引。在线性索引中，若文件中的每个记录对应一个索引项

4、，则这种索引称为稠密索引。在稠密索引中，无论文件是否按关键码有序，索引项总是按关键码顺序排列。见P298图8-1优点：对数据库记录有效查找和随机访问；缺点：查找过程中可能需要多次访问磁盘使查找的性能降低。一旦在文件中插入或删除了记录，就必须更新稠密索引。8/4/20215《数据结构与算法》9.2线性索引二、分块索引分块索引既适用于静态索引，也适用于动态索引。对文件分块使其分块有序。分块有序是指将文件划分为若干块，每一块内不要求有序，但第二块中所有记录的关键码均大于第一块中所有记录关键码，第三块中所有记录的

5、关键码均大于第二块中所有的关键码…..依此类推。对于分块有序的文件，每块只需对应一个索引项，这种索引方法叫做分块索引。每块对应一个索引项，各索引项按关键码有序排序，形成一个索引表。块内最大关键码块长块首地址8/4/20216《数据结构与算法》9.2线性索引二、分块索引在分块索引表中进行的查找称为分块查找（也称为索引顺序查找）1、在索引表中确定待查关键码所在的块。2、在相应块中查找待查关键码。见P299图8-38/4/20217《数据结构与算法》9.2线性索引三、多重表多重表（multiplelist）是一

6、种多索引结构，除了为文件建立一个主索引外，还为每个需要查找的次关键码建立一个索引，在文件中为建立索引的次关键码分别增设一个指针域，用于将关键码相同的记录连接在一起，或将在同一块中的记录连接在一起（对分块索引）见P300图8-48/4/20218《数据结构与算法》9.2线性索引四、倒排表倒排表（reverselist）是对次关键码建立一种索引表，在倒排表中，索引项包括次关键码的值和具有的各记录的地址。其中记录号表存储具有相同关键码值的所有记录的记录号，并且它们有序排列。见P301图8-5次关键码值记录号表其

7、中，记录号表存储具有相同次关键码值的所有记录的记录号，并且它们有序排列。索引不是由记录来确定属性（即数据项）值，而是由属性值来确定记录的位置，因而称为倒排表。8/4/20219《数据结构与算法》9.3树形索引树形索引是一种树结构的索引，树中每个结点是一个索引项，一般应包含关键码及其对应的记录地址，对树结构的查找一般也快于线性查找。树形索引多用作动态索引结构，即树中结点可动态地增加或撤消，树形索引常采用链接存储结构实现。8/4/202110《数据结构与算法》9.3树形索引一、2-3树一颗2-3树（见P302

8、图9-7）是具有下列特性的树。（1）一个结点包含一个或者两个关键码；（2）每个内部结点有2个子女（如果它包含一个关键码）或者3个子女（若它包含两个关键码），并因此得名2-3树；（3）所有叶子结点都在树的同一层。2-3树最大的优点是它能够以相对较低的代价保持树高的平衡。8/4/202111《数据结构与算法》9.3树形索引一、2-3树18331223304810152021244547505231图9-7一个2-3树的例子8/4/