深入了解：数据库B树索引的构建原理简析 (数据库b树索引原理)
在计算机技术中，数据库B树索引是一种广泛使用的数据结构。它可以帮助我们更快速地查询数据库中的数据，使数据库的读写性能得到优化。本文将深入探讨数据库B树索引的构建原理。
一、B树索引的概念
B树索引是一种多叉树，通常用于数据库的索引结构。它可以让我们更快速地查找数据。B树索引的特点是，每个节点的子节点数都大于等于两个。其中，根节点的子节点数至少为两个，其他节点的子节点数在一个范围内。例如，2-3 B树，每个节点可以拥有2个子节点或3个子节点。
B树索引是一种平衡树，意味着每个节点左右子树的高度差不超过1。这样可以使得查询速度更快，因为每个节点的访问次数不会太多。
二、B树索引的构建原理
1.分裂
B树索引的构建原理是在分裂数组中查找数据。当查询时，从根节点开始，逐级向下找到叶子节点，然后找到目标数据。如果目标数据不在节点中，就继续向下查找。
如果在节点中找不到目标数据，则需要进行分裂。分裂是指将节点分成两个节点，一个节点包含比中间节点的值小的数据，另一个包含比中间节点的值大的数据。这样可以确保每个节点的子节点数在规定范围内。
2.合并
当删除节点时，如果节点中的数据小于规定最少值，则需要将节点与相邻节点合并。例如，如果B树索引规定每个节点最少要有2个子节点，当要删除的节点只有1个子节点时，则需要将该节点与其相邻的节点合并。
这样可以减少节点的数量，也可以确保每个节点的子节点数在规定范围内。
3.重构
当节点中的数据大于规定更大值时，需要对节点进行重构。例如，如果B树索引规定每个节点最多只能有3个子节点，而某个节点有4个子节点，那么就需要对该节点进行重构。重构的内容包括将节点和其父节点以及子节点进行重新连接。这样可以确保每个节点的子节点数在规定范围内，也可以保持B树索引的平衡性。
三、B+树索引的优势
在计算机技术中，B+树索引是一种使用最广泛的索引结构。与B树索引相比，B+树索引有一些重要的优势：
1.查询性能更好
B+树索引的叶子节点指向数据记录，中间节点只存储索引信息。由于所有数据记录都存储在叶子节点中，所以B+树索引的查询性能更好。
2.范围查询性能更好
由于所有数据记录都存储在叶子节点中，因此B+树索引可以更好地支持范围查询。例如，如果要查询月销售额更高的产品，可以很快地找到叶子节点，然后按序遍历记录，找到更高销售额的产品。
3.更新性能更好
由于所有数据记录都存储在叶子节点中，因此B+树索引的更新性能更好。当要更新记录时，只需要更新叶子节点中的数据即可。
在计算机技术中，B树索引和B+树索引是非常重要的数据结构。它们可以帮助我们更快速地查询数据库中的数据，使数据库的读写性能得到提升。在实际应用中，需要根据具体需要选择合适的索引结构，以达到更好的性能和稳定性。
相关问题拓展阅读：
Oracle数据库中的索引详解
一 ROWID的概念
存储了row在数据文件中的具置 位编码的数据 A Z a z + 和 /
row在数据块中的存储方式
SELECT ROWID last_name FROM hr employees WHERE department_id = ;
比如 OOOOOOFFFBBBBBBRRR
OOOOOO data object number 对应dba_objects data_object_id
FFF file# 对应v$datafile file#
BBBBBB block#
RRR row#
Dbms_rowid包
SELECT dbms_rowid rowid_block_number( AAAGFqAABAAAIWEAAA ) from dual;
具体到特定的物理文件
二 索引的概念
类似书的目录结构
Oracle 的 索引 对象 与表关联的可选对象 提高SQL查询语句的速度
索引直接脊滑指向包含所查询值的行的位置 减少磁盘I/O
与所索引的表是相互独立的物理结构
Oracle 自动使用并维护索引 插入 删除 更新表后 自动更新索引
语法 CREATE INDEX index ON table (column );
B tree结构(非bitmap)
了解索引的工樱拿腊作原理
表 emp
目标 查询Frank的工资salary
建立索引 create index emp_name_idx on emp(name);
测试索引的作用
运行/rdbms/admin/utlxplan 脚本
建立测试表
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
查询 object_name= DBA_INDEXES
在object_name列上建立索引
再查询
索引的代价
插入 更新
三 唯一索引
何时创建 当某列任意两行的值都不相同
当建立Primary Key(主键)或者Unique constraint(唯一约束)时 唯一索引将被自动建立
语法 CREATE UNIQUE INDEX index ON table (column);
演示
四 组合索引
何时创建 当两个或多个列经常一起出现在where条件中时 则在这些列上同时创建组合索引
组合索引中列的顺序是任意的 也无需相邻 但是建议将最频繁访问的列放在列表的最前面
演示(组合列 单独列)
五 位图索引
何时创建
列中有非常多的重复的值时候 例如某列保存了 性别 信息
Where 条件中包含了很多OR操作符
较少的update操作 因敏稿为要相应的跟新所有的bitmap
结构 位图索引使用位图作为键值 对于表中的每一数据行位图包含了TRUE( ) FALSE( ) 或NULL值
优点 位图以一种压缩格式存放 因此占用的磁盘空间比标准索引要小得多
语法 CREATE BITMAP INDEX index ON table (column );
掩饰
create table bitmaptable as select * from indextable where owner in( SYS PUBLIC );
分析 查找 建立索引 查找
六 基于函数的索引
何时创建 在WHERE条件语句中包含函数或者表达式时
函数包括 算数表达式 PL/SQL函数 程序包函数 SQL函数 用户自定义函数
语法 CREATE INDEX index ON table (FUNCTION(column));
演示
必须要分析表 并且query_rewrite_enabled=TRUE
或者使用提示/*+ INDEX(ic_index)*/
七 反向键索引
目的 比如索引值是一个自动增长的列
多个用户对集中在少数块上的索引行进行修改 容易引起资源的争用 比如对数据块的等待 此时建立反向索引
性能问题
语法
重建为标准索引 反之不行
八 键压缩索引
比如表landscp的数据如下
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
……
查询时 以上 列均在where条件中同时出现 所以建立基于以上 列的组合索引 但是发现重复值很多 所以考虑压缩特性
Create index zip_idx
on landscp(site feature job)
press ;
将索引项分成前缀(prefix)和后缀(postfix)两部分 前两项被放置到前缀部分
Prefix : Britten Park Rose Bed
Prefix : Britten Park Shrub Bed
实际所以的结构为
Prune
Mulch
Spray
Mulch
Weed
Hoe
特点 组合索引的前缀部分具有非选择性时 考虑使用压缩 减少I/O 增加性能
九 索引组织表(IOT)
将表中的数据按照索引的结构存储在索引中 提高查询速度
牺牲插入更新的性能 换取查询性能 通常用于数据仓库 提供大量的查询 极少的插入修改工作
必须指定主键 插入数据时 会根据主键列进行B树索引排序 写入磁盘
十 分区索引
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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