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第6章 DB的存储结构 第6章 数据库的存储结构 6.1 文件组织 6.2 文件结构 6.3 索引技术 6.4 散列技术 6.5 多键访问 6.6 小结 前 言 前面几章，主要强调数据库的逻辑结构。在关系模型中，我们把数据库看成关系的汇集。数据库系统的一个目标是使用户能简单、方便、容易地存取数据库中的数据。用户访问数据库，不必关心数据库的存储结构和具体的实现方式。但是，用户如能了解数据库的存储结构，那么对于数据库就会有一个比较完整的了解，拓宽知识面。 本章先介绍文件组织形式，然后介绍以及常用的索引组织和散列组织。 6.1 文件组织 6.1.1 定长记录 6.1.2 变长记录 6.1.1 定长记录（1） 为关系模式EMP（ENAME，ENO，SALARY）可以设计一个文件，记录格式如下： TYPE EMP_TYPE = RECORD ENAME：CHAR(10)； ENO：CHAR(10)； SALARY：REAL； END 假设一个实数占8个字节，那么每个记录占28个字节。可以像图6.1那样把记录依次组织起来。一个职工可以为几个部门工作，因此可以有几个工号。 6.1.1 定长记录（2） 在系统运行时，有两个问题需考虑： ●如果要删除一个记录，那么必须在被删位置上填补一个记录，或者设法使文件忽略该位置。 ●除非每块的大小恰好是28的倍数，否则可能有的记录横跨两个块。读 / 写这样的记录就要访问两个块。 6.1.1 定长记录（3） 1．删除操作时的考虑 删除一个记录，可采用下面三种方法之一实现： （1） 把被删记录后的记录一次移上来 例如在图6.1中，要删除记录2，那么要把记录3～8依次移上来，如图6.2所示。这时删除一个记录平均要移动文件中的一半记录。 6.1.1 定长记录（4） （2） 把文件中最后一个记录填补到被删记录位置，如图6.3所示。 这两种方法都要移动结点，操作不灵活。由于数据库中删除操作总是少于插入操作，因此我们可以采用下面方式实现。 6.1.1 定长记录（5） （3） 把被删结点用指针链接起来 在每个记录中增加一个指针，在文件中增设一个文件首部。文件如图6.4所示。 这种方式较好。但要注意，是否还有指针指向被删记录。在DB中，被指针指向的记录称为“被拴记录”。如果不小心把被拴记录删掉，那么指向该记录的指针成了“悬挂指针”。悬挂指针指向的空间称为“垃圾”，即该空间别人无法使用而又被空闲着。 6.1.1 定长记录（6） 2．插入操作时的考虑 如果采用把被删记录链接起来的方法，那么插入操作可采用下列方法： 在空闲记录链表的第一个空闲记录中，填上插入记录的值，同时使首部指针指向下一个空闲记录；如果空闲记录链表为空，那么只能把新记录插到文件尾。 定长记录文件的插入操作比较简单，因为插入记录的长度与被删记录的长度是相等的。在变长记录文件中操作就复杂了。 6.1.2 变长记录（1） 在DBS中，有时需要文件中的记录是变长格式。 例如，一个文件存储了多种不同的记录类型记录；文件中允许记录类型的记录是变长的；允许记录中某个字段可以出现重复组等等。 例如图6.1的文件也可以设计成变长记录格式： TYPE EMP_LIST=RECORD ENAME：CHAR（10）； ENO_INFO：ARRAY[1..∞] OF RECORD ENO：CHAR（10）； SALARY：REAL； END END 此处定义（ENO，SALARY）作为成分元素组成一个数组，成分具体个数视实际情况而定。 6.1.2 变长记录（2） 变长记录的表示有字节串形式和定长形式两种。 1．变长记录的字节串表示形式 这种形式是把每个记录看成连续的字节串，然后在每个记录的尾部附加“记录尾标识符”（⊥）。图6.1的定长记录文件可以用图6.5的格式表示。 6.1.2 变长记录（3） 字节串表现形式的另一种方式是在记录的开始加一个记录长度的字段来实现，而不是使用在记录尾加标志符的方法。 字节串表示形式有两个缺点： （1） 由于各记录的长度不一，因此被删记录的位置难以重新使用。既使制订许多技术规则，仍然会导致磁盘中出现大量小的空间（即“碎片”）浪费了。 （2） 如果文件中的记录要伸长，很难实现。必须要把记录移到他处才能伸长。如果要伸长的记录是“被拴记录”，那么移动的代价是很大的。 由于上述两个缺点，现在一般不使用字节串表现形式。在实际中，往往使用的是一种改进的字节串表现形式，称为“分槽式页结构”（slotted – page structure），如