关于mysql:Mysql-B树索引

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B+ 树索引构造解析

一、二分查找法

二分查找法(binary search)也成为折半查找法。用来查找一组有序的记录组中的某一记录。

根本思维是:将记录按有序化(递增或递加)排列,在查找过程中采纳跳跃式办法查找,即先以有序数列的中点地位为比拟对象,如果要找的元素值小于该中点元素,则将待查问列放大为左半局部,否则为右半局部。通过一次比拟,将查问区间放大一半。

如有 5,10,19,21,31,37,42,48,50,52 这 10 个数,要查 48 这个数,其查找过程:

从图看,用了 3 次就找到了 48 这个数。如果是程序查找,则须要 8 次,因而二分查找法的效率比程序查找法要好(均匀)。然而如果要查 5 这个数,程序查只需 1 次,而二分查找须要 4 次。

对于下面的 10 个数来说,均匀查找次数为(1+2+3+4+5+6+7+8+9+10)/10=5.5 次。而二分查找为(4+3+2+4+3+1+4+3+2+3)/10=2.9 次。

在最坏的状况下,程序查找的次数为 10,而二分查找法为 4

二、二叉查找树和均衡二叉树

B+ 树是通过二叉查找树,再由均衡二叉树,B 树演变而来。

二叉查找树中定义:左子树的键值总是小于根的键值,右子树的键值总是大于根的键值。因而能够通过中序遍历失去键值的排序输入

若想最大性能的结构一颗二叉查找树,须要这颗二叉查找树是均衡,从而引出了新的定义 —– 均衡二叉树,或称为 AVL 树。

均衡二叉树定义 首先复合二叉查找树的定义,其次必须满足任何节点的两个子树的高度最大差为 1.

均衡二叉树的查问速度很快,然而保护一颗均衡二叉树的代价很大,通常来说,须要 1 次或屡次左旋和右旋来失去插入或更新后树的平衡性。如下所示:

三、B+ 树

B+ 树和二叉树、均衡二叉树一样都是经典的数据结构。

B+ 树由 B 树和索引程序拜访办法(ISAM,这就是 MyISAM 引擎最后参考的数据结构)演变而来,理论中曾经没有应用 B 树的状况了。

B+ 树是为磁盘或其余间接存储辅助设备设计的一种均衡查找时。

B+ 树中,所有记录节点都是按键值的大小程序寄存在同一层的叶子节点上,由各叶子节点指针进行连贯。

如下:其高度为 2,每页寄存 4 条记录,扇出(fan out)为 5。所有记录都在叶子节点上,并且是程序寄存的。

四、B+ 树的插入操作

B+ 树的插入 必须保障插入后叶子节点中的记录仍然排序,同时须要思考插入到 B + 树的三种状况,每种状况都会导致不同的插入算法。如下所示:

1、如下图这颗 B + 树,若用户插入 28 这个值,发现以后叶子页 leafPage 和 IndexPage 索引页都没有满,直接插入就行。

  图(1)

图(2)

  2、从上图接着插入 70 这个键值,这时原来的 leafPage 曾经满了,然而 IndexPage 还没有。这时插入 leafPage 后的状况为 50、55、60、65、70,并依据两头值 60 来拆分叶子节点,可得下图。

图(3)

为了保持平衡对于新插入的键值可能须要做大量的拆分页(split)操作。因为 B + 树结构次要用于磁盘,也拆分意味着磁盘操作,所以应该在可能的状况下尽量减小页的拆分操作。因而 B + 树会提出均衡二叉树的旋转(Rotation)性能。

旋转产生在 leafPage 已满,然而其左右兄弟节点没有满的状况下。这时 B + 树不会急于去拆分页操作,而是将记录移到所在页的兄弟页节点上,通常状况下,左兄弟会被首先查看用来做旋转操作。若如此,插入 70 应该左旋为:

图(4)

3、最初插入 95,这时复合第三种状况,即 leafPage 和 IndexPage 都满了,这时须要做两次拆分

  图(5)

五、B+ 树的删除操作

B+ 树应用填充因子(fill factor)来管制树的删除变动,50% 是填充因子可设的最小值。

B+ 树的删除操作同样必须保障删除后叶子节点中的记录仍然排序,同插入一样,B+ 树删除操作同样须要思考以下三种状况:

1、依据图(5)的 B + 树来进行删除。首先删除键值为 70 的记录:

  接着删除键值为 25 的记录,然而该值还是 IndexPage 中的值,因而在删除 LeafPage 中的 25 后,还应将 25 的右兄弟节点 28 更新到 PageIndex 中,如图:

  最初删除 60 这个键值。删除 LeafPage 中键值为 60 的记录后,Fill Factor 小于 50%,这时须要做合并操作,同样,在删除 IndexPage 中相干记录后须要做 IndexPage 的合并操作。

 

正文完
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