BSBD_k_ekzamenu / материал_к_билетам_14-21 / Билет_19_вопрос_1 / Индексы_на_основе_B-деревьев
.doc
Статья из Википедии
B-дерево (по русски произносится как Б-дерево) — с точки зрения внешнего логического представления, сбалансированное сильно ветвистое дерево во внешней памяти.
Использование B-деревьев впервые было предложено Р. Бэйером и Е. Маккрейтом в 1970.
Сбалансированность означает, что длина пути от корня дерева к любому его листу одна и та же. Ветвистость дерева — это свойство каждого узла дерева ссылаться нa большое число узлов-потомков. С точки зрения физической организации B-дерево представляется как мультисписочная структура страниц внешней памяти, то есть каждому узлу дерева соответствует блок внешней памяти (страница). Внутренние и листовые страницы обычно имеют разную структуру.
Поиск в B-дереве — это прохождение от корня к листу в соответствии с заданным значением ключа. Заметим, что поскольку деревья сильно ветвистые и сбалансированные, то для выполнения поиска по любому значению ключа потребуется одно и то же (и обычно небольшое) число обменов с внешней памятью. Более точно, в сбалансированном дереве, где длины всех путей от корня к листу одни и те же, если во внутренней странице помещается n ключей, то при хранении m записей требуется дерево глубиной lognm. Если n достаточно велико (обычный случай), то глубина дерева невелика, и производится быстрый поиск.
http://www.intuit.ru/department/database/rdbdev/11/2.html
Индекс со структурой B-Tree
Индекс на основе сбалансированной иерархической структуры, или индекс B-Tree (Balanced Tree structured object), используется как индекс по умолчанию в СУБД Oracle. Эта структура напоминает дерево (если смотреть снизу вверх), в котором сначала считывается самый верхний блок - корневой узел (root), затем блок на следующем уровне - блок-ветвь (branch) и так до тех пор, пока не будет извлечен блок-лист (leaf) с идентификатором строки. Значения ключа сохраняются в индексе (рис. 11.1). Такая структура позволяет сократить до минимума число операций ввода/вывода. Для получения идентификатора строки обычно требуется одно посещение блок-листа, т.е. физической страницы базы данных, отведенной под индекс.
Рис. 11.1. Концептуальная организация B-Tree индекса
Замечание. Следует отметить два случая, когда после выборки идентификатора строки из индекса может понадобиться несколько посещений физической страницы индекса: 1) когда строка имеет длину более одной физической страницы, так называемая расщепленная строка; 2) когда строка за время своего существования в базе данных увеличилась и была перемещена из исходной страницы в другую, так называемая мигрировавшая строка.
Индекс B-Tree характеризуется количеством уровней в индексе (height). Чем меньше уровней, тем выше производительность.
Индекс B-Tree - это физический объект реляционной базы данных, организованный по принципу сбалансированной иерархической структуры и обладающий набором свойств. Сформулируем некоторые свойства индексов со структурой B-Tree.
-
Количество операций ввода/вывода, необходимых для получения идентификатора строки, зависит от числа уровней ветвления дерева. По мере увеличения индекса в результате добавление новых данных, СУБД добавляет в него новые уровни, чтобы обеспечить сбалансированность дерева. Однако в действительности таких уровней редко бывает более четырех.
-
Корневой узел и узлы - ветви индекса сжимаются и поэтому содержат ровно столько начальных байтов значения ключа, сколько нужно для того, чтобы отличить его от других значений. Узлы-листья содержат полное значение ключа.
-
Значения в индексе упорядочиваются по ключевому значению, а физические страницы индекса организуются в двунаправленный список. Это обеспечивает последовательный доступ к индексу и позволяет использовать индекс для выполнения операции ORDER BY в запросе.
-
Индекс можно использовать для поиска и точного соответствия, и для диапазона значений.
-
Индексы могут быть построены для нескольких колонок таблицы (так называемый составной индекс). СУБД использует составные индексы для выполнения тех запросов, в которых задана лидирующая часть составного ключа. Например, составной индекс {Ename, Job} для обработки запроса
SELECT * FROM EMPLOYEE WHERE Job='Инженер';
применяться не будет.
-
СУБД обычно само принимает решение, использовать индекс или нет.
-
Значения колонок NULL не индексируются. Если для таких колонок строится индекс, то СУБД будет отказываться примерять его в некоторых операциях, например ORDER BY.
Индексы создаются командой SQL CREATE INDEX.
……………………………………………………………………………………..
Пример. В нашей учебной базе создадим для таблицы EMPLOYEE составной индекс по колонкам Ename и Job. При этом проектировщик базы данных не уверен, что этот индекс будет использоваться эффективно, поэтому он задал опцию для сбора статистики для этого индекса.
CREATE INDEX emp_ndx2 ON EMPLOYEE (Ename, Job)
COMPUTE STATISTICS;
…………………………………………………………………………………………………….