1.7. Индексы и методы доступа

Порядковый № записи	Дата прихода товара	Наименование товара	Количество,
1	10.01.1997	Сахар	10
2	12.01.1997	Картофель	50
3	12.01.1997	Свекла	20
4	14.01.1997	Сахар	50
5	14.01.1997	Свекла	10
6	16.01.1997	Сливы	4

Рис. 1.15. Физическая структура таблицы

Индексы представляют собой механизмы быстрого доступа к данным в таблицах БД.

Сущность индексов состоит в том, что они хранят значения индексных полей (т.е. полей, по которым построен индекс) и указатель на запись в таблице. Например, если имеется таблица (рис. 1.15.), то с логической точки зрения индексы выглядят так (рис. 1.16):

По дате прихода товара		По наименованию товара		По количеству
Дата прихода	№ записи	Товар	№ записи	Количество.	№ записи
10.01.1997	1	Картофель	2	4	6
12.01.1997	2	Сахар	1	10	1
12.01.1997	3	Сахар	3	10	5
14.01.1997	4	Свекла	3	20	3
14.01.1997	5	Свекла	5	50	2
16.01.1997	6	Сливы	6	50	4

Рис. 1 16 Логическая структура индексов

Следовательно, если нужно выбрать все записи с наименованием товара "Свекла", нет нужды просматривать всю таблицу. Достаточно найти в индексе, построенном по столбцу "Наименование товара", первый указатель на запись, содержащую товар "Свекла", и считать из таблицы эту запись, а затем повторить то же для всех иных указателей в индексе на записи с товаром "Свекла". Если нужно считать все записи из таблицы, отвечающие условию "Количество > 16", достаточно найти в индексе, построенном по столбцу "Количество", первую строку с количеством больше 16, считать запись из таблицы по указателю на нее, записанному в индексе, и в дальнейшем повторить эти действия для всех записей, у которых значение "Количество" в индексе больше 16.

В действительности индексы имеют более сложную организацию, но думается, что с логической точки зрения при проектировании баз данных полезнее представлять их структуру и их принцип использования так, как это сделано выше.

В описанном выше нехитром примере использования индексов мы сталкиваемся с двумя методами доступа к записям в таблице - последовательным и индексно-последовательным. При этом индексно-последовательный доступ неявно использует прямой и последовательный доступ.

При последовательном методе доступа для выполнения запроса к таблице БД просматриваются все записи таблицы, от первой к последней. Нет смысла говорить, что этот метод совершенно неэффективен (зачем просматривать 100 000 записей, если удовлетворяют условию запроса всего 2?). Неэффективность выражается прежде всего в потери быстродействия и напрасной трате вычислительных ресурсов. Время выполнения запроса прямо пропорционально числу записей в таблице.

При индексно-последовательном методе доступа для выполнения запроса к таблице БД указатель в индексе устанавливается на первую строку, удовлетворяющую условию запроса (или его части), и считывается запись из таблицы по хранящемуся на нее в индексе указателю. Затем указатель в индексе перемещается на следующую строку, удовлетворяющую условию запроса (или его части), и из таблицы считывается запись. То же происходит для всех строк в индексе, удовлетворяющих условию запроса (или его части). Процесс выборки прекращается, когда текущая строка в индексе перестанет удовлетворять условию запроса.

Заметим, что оговорка "удовлетворяющих условию запроса (или его части)" сделана специально, поскольку запросы, состоящие из более чем одного критерия поиска записей, приходится удовлетворять за несколько обращений с индексу. Например, для запроса, "выдать все приходы свеклы или картофеля" может потребоваться сначала отыскать все записи по приходу свеклы, а затем по приходу картофеля.

При индексно-последовательном доступе просматривается только часть индекса, а из таблицы читаются только записи, удовлетворяющие условию поиска. Метод назван индексно-последовательным потому, что:

• поиск ведется по индексу, а не по самой таблице;

• поиск в индексе начинается только с первой строки, удовлетворяющей условию запроса или его части (так называемый прямой доступ);

• строки в индексе, начиная с такой записи, просматриваются все-таки последовательно.

В том случае, если в условия запроса входят поля, по которым не построено индексов, ищется иной пригодный индекс; если такого индекса нет, производится последовательный перебор записей таблицы БД.

При прямом методе доступа запись из таблицы выбирается непосредственно, по значению одного поля или группы полей, минуя переборы других записей.

Таким образом, индексно-последовательный метод доступа использует прямой доступ при установке в индексе на первую строку, удовлетворяющую запросу или его части. После этого используется последовательный метод доступа для перемещения по строкам индекса.

Для "локальных" ("персональных") СУБД типа Paradox, dBase индексы хранятся отдельно от основной таблицы БД - в виде отдельного файла. В случае их определения в "промышленных" ("серверных") СУБД - таких как Oracle, Sybase, InterBase, SQL Server - индексы хранятся вместе с БД.

Как уже сказано выше, определения первичных и внешних ключей таблиц БД приводят к созданию индексов по полям, объявленным в составе первичных или внешних ключей. Дополнительные индексы создаются вручную или программно, если индексов, построенных по определениям первичных и внешних ключей, недостаточно для:

• обеспечения нужного порядка сортировки данных;

• оптимизации доступа к базе данных.