索引原理-索引数据结构

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本文目录:

  1. 二叉树
  2. 红黑树
  3. Hash表
  4. B树
  5. B+树
  6. 巨簇索引
  7. 非巨簇索引
  8. 联合索引

一. 二叉树

插入顺序: 4 2 1 10 6 7
首先, 左侧叶子节点 < 主节点 < 右侧叶子节点
我们乱序插入一些数据, 我们会发现0010这个节点被“孤立”了, 随着数据量的增加树的H(高度)会随之增加, 当我们加到了N的数据量后, 我们再查询这个N. 那么这个树搜索会从根直至到N这个位置, 对于自增的表列而言, 并没有明显提供查询性能. 而且有些节点甚至可能会独立存在, 拉高了树的H.
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二. 红黑树

插入顺序: 4 2 1 10 6 7
我们会发现这棵树, 在添加的过程中, 会字段平衡节点与叶子节点之间的关系, 当一侧单向高时, 会把大于和小于的节点提上来, 左面是小于这个节点的, 右面是大于这个节点的, 它相比于二叉树, 有了一个自动平衡的功能, 但是与二叉树有一个相同的特点, 虽然数据量的增加树的高度会无限增加. 所以数据库的索引不会使用这个红黑树, 而JDK8的hashMap是数组+红黑树, 每个bucket内的红黑树节点数量也会有控制.
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三. Hash表

Hash表的索引优缺点也显而易见, 对于where条件之后的=查询, 它是可以精确到桶的位置, 然后再看桶内数据哪条数据符合条件, 拿着地址去找数据.
但是缺点也很明显, hash冲突, 如果链表数据过多, 反而失去了索引的该有的优势, 而且它并不支持范围查询.
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查看引擎的页大小, 大约为16K

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四. B树

B树, 以自增主键举例, 15,56,77,20,49就是id值, 每一个id值下面会挂着一条数据, 主节点和叶子节点是不能重复的.
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五. B+树

B+树, B树的升级版, 我们会发现相比于B树, 主节点的值是可以和叶子节点重复的, 最终会定位到最终一行上, 获取data数据. 而且data数据是一个双向链表关系. 相比于B树有什么有数呢?

  1. 主节点来看 如果主键ID是bigint类型, 那么它是8个字节, 白色的地方是指向叶子节点的地址, 在C语言中是6个字节, 那么一对就是14byte, 以页为单位, 一个页可以放16000/14=1143, 以H为3为例, 第二层的量为1143 * 1143 = 1306449, 那么第三层再翻倍, 除去重复的肯定比B数结构的量多的多(data以1KB算, 16000/1014=15 第二层猜15*15).
  2. data双向链表就决定了B+的数据可以范围查询, 而B树有点类似与Hash表的查询了(最后一行的数据是左小右大, 但是对于范围来说查询影响不大)
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六. 巨簇索引

我们先在服务器上安装一个mysql, 创建一个test数据库,
再创建一个 test_innodb的innoDB引擎的表
再创建一个test_myisam的MyISAM引擎的表
我们进入到 /var/lib/mysql路径下, 会发现以数据库命名的文件夹, 我们进到test目录下
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我们发现不同引擎的数据文件是不一样的.
innoDB引擎的文件有frm和ibd, frm是表的结构数据, ibd是索引和数据的文件
MyISAM引擎的文件有frm和MYD以及MYI, frm仍然是表的结构数据, MYD是数据文件, MYI是索引数据文件.
不难发现, MyISAM将索引和数据解藕存储, 但是每次查询需要两个文件联查. 在数据量以及索引足够大时MyISAM是占优的, 但是在现如今硬件足够优秀, 以及可以控制好树的高度情况下, innoDB的效率也不会比MyISAM差. 甚至更优.

巨簇索引
通过mysql的数据文件, 我看可以看出来InnoDB的索引和数据都在.ibd文件里, 那么数据结构也就是如下, data数据就是行数据.
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name字段创建B Tree索引
在巨簇索引存在下, 那么再创建索引字段, 他的结构就如下所示, 最终指向了ID的值.
从这里我们可以看出来, 创建一个表带上主键是多么的重要!!!
为什么使用自增作为主键? 如果是UUID这种, 那么树节点排序还需要计算ASCII值去比对. 相对于树结构的特性自增是很好的选择!!!

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七. 非巨簇索引(MyISAM的主键索引)

我们查看数据库的MyISAM的数据文件可以知道, 索引是MYI文件, 数据文件是MYD, 那么他的结构也就是如下所示, data指向的是数据地址.
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八. 联合索引(左前缀原则)

节点排列我们知道一定是顺序排列, 那么如果是多个字段做联合索引, 那么它的排列一定是一个字段排序, 相同时第二个对比, 第二个也相同再比对第三个字段数据的ASCII值.
那么我们就可以知道, 如果查询where name = 'Bill’和where name = ‘Lilei’ and age = 30是可以走索引的
如果直接where position = 'dev’是无法走索引的
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转载自blog.csdn.net/weixin_45657738/article/details/113130646

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