数据结构中的索引技术.ppt

第9章 索引技术 *《数据结构与算法》 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 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（index item）至少应包含关键码对应的记录在存储器中的位置等信息。 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（static index）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（dynamic index）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。 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。 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，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。 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。 块首地址 块长 块内最大关键码 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8-3 9.2 线性索引 三、多重表 多重表（multiple list）是一种多索引结构，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8-4 9.2 线性索引 四、倒排表 倒排表（reverse list）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 记录号表 次关键码值 其中，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。 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。 9.3 树形索引 一、 2-3树 一颗2-3树（见P302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