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面试准备(数据库索引类型及实现方式)

2019-02-11
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为什么能够提高查询速度?

索引就是通过事先排好序,从而在查找时可以应用二分查找等高效率的算法。
一般的顺序查找,复杂度为O(n),而二分查找复杂度为O(log2n)。当n很大时,二者的效率相差及其悬殊。

举个例子:
表中有一百万条数据,需要在其中寻找一条特定id的数据。如果顺序查找,平均需要查找50万条数据。而用二分法,至多不超过20次就能找到。二者的效率差了2.5万倍!

 

在一个或者一些字段需要频繁用作查询条件,并且表数据较多的时候,创建索引会明显提高查询速度,因为可由全表扫描改成索引扫描。

(无索引时全表扫描也就是要逐条扫描全部记录,直到找完符合条件的,索引扫描可以直接定位)

 

数据库索引类型及实现方式


1、索引定义

  数据库索引好比是一本书前面的目录,能加快数据库的查询速度。索引是对数据库表中一个或多个列(例如,employee 表的姓氏 (lname) 列)的值进行排序的结构。如果想按特定职员的姓来查找他或她,则与在表中搜索所有的行相比,索引有助于更快地获取信息。

2、建立索引的优缺点:

优点:

    1.大大加快数据的检索速度;   

    2.创建唯一性索引,保证数据库表中每一行数据的唯一性;   

    3.加速表和表之间的连接;   

    4.在使用分组和排序子句进行数据检索时,可以显著减少查询中分组和排序的时间。

缺点:


  1.索引需要占用数据表以外的物理存储空间


  2.创建索引和维护索引要花费一定的时间


  3.当对表进行更新操作时,索引需要被重建,这样降低了数据的维护速度。

3、索引类型:

  根据数据库的功能,可以在数据库设计器中创建索引:唯一索引、主键索引和聚集索引。 尽管唯一索引有助于定位信息,但为获得最佳性能结果,建议改用主键或唯一约束。  


唯一索引:   UNIQUE     例如:create unique index stusno on student(sno);

表明此索引的每一个索引值只对应唯一的数据记录,对于单列惟一性索引,这保证单列不包含重复的值。对于多列惟一性索引,保证多个值的组合不重复。


主键索引:   primary key

数据库表经常有一列或列组合,其值唯一标识表中的每一行。该列称为表的主键。   在数据库关系图中为表定义主键将自动创建主键索引,主键索引是唯一索引的特定类型。该索引要求主键中的每个值都唯一。当在查询中使用主键索引时,它还允许对数据的快速访问。 


聚集索引(也叫聚簇索引):cluster  

在聚集索引中,表中行的物理顺序与键值的逻辑(索引)顺序相同。一个表只能包含一个聚集索引。   如果某索引不是聚集索引,则表中行的物理顺序与键值的逻辑顺序不匹配。与非聚集索引相比,聚集索引通常提供更快的数据访问速度。

 

4、索引的实现方式

1 B+树

    我们经常听到B+树就是这个概念,用这个树的目的和红黑树差不多,也是为了尽量保持树的平衡,当然红黑树是二叉树,但B+树就不是二叉树了,节点下面可以有多个子节点,数据库开发商会设置子节点数的一个最大值,这个值不会太小,所以B+树一般来说比较矮胖,而红黑树就比较瘦高了。

关于B+树的插入,删除,会涉及到一些算法以保持树的平衡,这里就不详述了。ORACLE的默认索引就是这种结构的。

如果经常需要同时对两个字段进行AND查询,那么使用两个单独索引不如建立一个复合索引,因为两个单独索引通常数据库只能使用其中一个,而使用复合索引因为索引本身就对应到两个字段上的,效率会有很大提高。


2 散列索引

    第二种索引叫做散列索引,就是通过散列函数来定位的一种索引,不过很少有单独使用散列索引的,反而是散列文件组织用的比较多。

散列文件组织就是根据一个键通过散列计算把对应的记录都放到同一个槽中,这样的话相同的键值对应的记录就一定是放在同一个文件里了,也就减少了文件读取的次数,提高了效率。

散列索引呢就是根据对应键的散列码来找到最终的索引项的技术,其实和B树就差不多了,也就是一种索引之上的二级辅助索引,我理解散列索引都是二级或更高级的稀疏索引,否则桶就太多了,效率也不会很高。


3 位图索引

    位图索引是一种针对多个字段的简单查询设计一种特殊的索引,适用范围比较小,只适用于字段值固定并且值的种类很少的情况,比如性别,只能有男和女,或者级别,状态等等,并且只有在同时对多个这样的字段查询时才能体现出位图的优势。

位图的基本思想就是对每一个条件都用0或者1来表示,如有5条记录,性别分别是男,女,男,男,女,那么如果使用位图索引就会建立两个位图,对应男的10110和对应女的01001,这样做有什么好处呢,就是如果同时对多个这种类型的字段进行and或or查询时,可以使用按位与和按位或来直接得到结果了。


B+树最常用,性能也不差,用于范围查询和单值查询都可以。特别是范围查询,非得用B+树这种顺序的才可以了。

HASH的如果只是对单值查询的话速度会比B+树快一点,但是ORACLE好像不支持HASH索引,只支持HASH表空间。

位图的使用情况很局限,只有很少的情况才能用,一定要确定真正适合使用这种索引才用(值的类型很少并且需要复合查询),否则建立一大堆位图就一点意义都没有了。

建立索引的语句:


B树索引

create index 索引名 on 表名(列名) tablespace 表空间名;

位图索引

create bitmap index 索引名 on 表名(列名) tablespace 表空间名;

反向键索引

create index 索引名 on 表名(列名) reverse tablespace 表空间名;

函数索引

create index 索引名 on 表名(函数名(列名)) tablespace 表空间名;

删除索引

drop index 索引名

重建索引

alter index 索引名 rebuild




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