62 文件的逻辑结构和物理结构

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1、6.2文件的逻辑结构和物理结构教学要求：理解文件的逻辑组织的两种方式；掌握记录式文件结构特点；重点掌握顺序、索引、索引顺序文件结构；理解文件存取访问方式。理解外存三种基本分配方式，重点掌握形成的物理结构：连续存储结构、链接存储结构、索引存储结构，了解混合索引结构。教学设计：本节内容采用对比的方法进行讲解。从用户组织数据的角度分析组织文件的两种方式，结合图示对比讨论顺序、索引、索引顺序三种记录式文件结构。从文件系统的角度讨论外存空间的连续分配、链式分配和索引分配方式，对比优缺点。思     考：文件的逻辑结构和物理结构如何对应？链式存储分配

2、的优缺点？用户和文件系统往往从不同的角度来对待同一个文件。用户是从使用的角度来组织文件，用户把能观察到的且可以处理的信息根据使用要求按照一定形式构造成的文件，这种用户可见的文件外部形式称为文件的逻辑组织，也称逻辑结构。而文件系统要从文件的存储和检索等管理的角度来组织文件，文件系统根据存储设备的特性、文件的存取方式来决定以怎样的形式把文件存放到存储介质上，即内部的物理存储形式，称为文件的物理结构。1文件的逻辑结构文件的逻辑结构分成两种形式：无结构的流式文件和有结构的记录式文件。1．1流式文件流式文件是由相关的一串字符流或字节流构成，字符数就

3、是文件长度，字符是流式文件信息的基本单位。1.2记录式文件记录式文件是由相关的一组连续有序的记录构成。把文件内的信息按逻辑上独立的含义划分信息单位，每个单位称为一个逻辑记录（简称记录）。记录式文件如表7-1所示。表7-1数据项1数据项2数据项3数据项4数据项5数据项6序号工号姓名部门出生日期性别记录1111201李丽研发1980.1.2女记录2211401王洪销售1977.5.5男记录3311402孟庆华销售1983.9.18男…………………记录nn10501田馨人事1972.11.8女记录的长度可分为定长和不定长记录两类。定长记录由相同

4、数目的数据项构成，所有记录的长度是相同的；不定长记录由不同数目或不定长度的数据项构成。定长记录和变长记录文件的逻辑结构如图7-2所示。对于定长记录文件，如果要查找第i个记录，可直接根据下式计算来获得第i个记录相对于第一个记录首址的地址：Ai=i×L然而，对于可变长度记录的文件，要查找其第i个记录时，须首先计算出该记录的首地址。为此，须顺序地查找每个记录，从中获得相应记录的长度Li，然后才能按下式计算出第i个记录的首址。假定在每个记录前用一个字节指明该记录的长度，则图7-2定长和变长记录文件为便于对记录式文件中的逻辑记录进行存取、检索或更新

5、等操作，可以将记录按不同的方式排列，构成不同的逻辑结构。用户根据需要选择逻辑结构，可组织成三种不同形式的逻辑文件：1）顺序文件。顺序文件是最常用的文件组织形式。在这类文件中，每个记录都使用一种固定的格式，所有记录都具有相同的长度，并且由相同数目、长度固定的数据项按特定的顺序组成。2）索引文件。由索引表和主文件两部分构成。索引表是一张指示逻辑记录和物理记录之间对应关系的表。索引表中为每一条记录建立索引项。索引项通常是按记录键顺序排列，索引表本身是定长记录文件。索引文件方式方便的实现了不定长记录文件的存取。3）索引顺序文件。主文件按主关键字有

6、序的文件称索引顺序文件。在索引顺序文件中，可对一组记录建立一个索引项。在索引表中为每组记录中的第一个记录建立一个索引项。1.3文件的存取访问方式1）顺序存取顺序存取是按照文件的逻辑地址顺序存取。在记录式文件中，即为按记录的排列顺序来存取。顺序存取主要用于磁带文件，但也适用于磁盘上的顺序文件。2）直接存取（随机存取）存储介质上连续的存储区域划分为物理块（也称物理记录），块的长度通常是固定的，例如512字节。在直接存取文件中，记录的关键字和物理块之间通过某种方式建立对应关系，利用这种关系实现来实现文件记录存取。3）索引存取（按键存取）索引存取

7、是基于索引文件的存取方法，文件的存取是按照给定的记录键或记录名进行的。由于文件中的记录不按它在文件中的位置，而按它的记录键来编址，所以，用户提供给操作系统记录键后就可查找到所需记录。2文件物理结构文件在设备上的物理存储形式决定了对文件的存取方式，因而，对文件系统的性能有很大影响。文件系统往往根据存储设备类型、存取要求、记录使用频度和存储空间容量等因素提供多种不同的外存分配方式，基本的三种：连续分配、链接分配、索引分配。使用这三种分配方式形成的物理结构分别称为连续存储结构、链接存储结构、索引存储结构，对应地形成的物理文件类型为连续顺序文件、

8、链接文件、索引文件。2.1连续分配连续分配就是将一个逻辑文件中的信息依次存储在一组物理地址相邻的块上，又称顺序存储分配。在这种存储结构中文件的逻辑记录顺序和物理记录顺序完全一致，为使系统找到文