MySQL中索引和优化的用法总结

1、什么是数据库中的索引?索引有什么作用?

  引入索引的目的是为了加快查询速度。如果数据量很大,大的查询要从硬盘加载数据到内存当中。

2、InnoDB中的索引原理是怎么样的?

  InnoDB是MySQL的默认存储引擎,InnoDB有两种索引:B+树索引和哈希索引,其中哈希索引是自适应性的,存储引擎会根据表的使用情况,自动创建哈希索引,不能人为的干涉。

  B树、B-树、B+树、B*树四种数据结构在索引中的运用,这四种数据结构的顺序必须是这样的。分别阐述如下:

B树:二叉树,每个结点只存储一个关键字,等于则命中,小于走左结点,大于走右结点;

B-树:多路搜索树,每个结点存储M/2到M个关键字,非叶子结点存储指向关键字范围的子结点;所有关键字在整颗树中出现,且只出现一次,非叶子结点可以命中;

B+树:在B-树基础上,为叶子结点增加链表指针,所有关键字都在叶子结点中出现,非叶子结点作为叶子结点的索引;B+树总是到叶子结点才命中;

B*树:在B+树基础上,为非叶子结点也增加链表指针,将结点的最低利用率从1/2提高到2/3;

  首先,B树也叫作二叉搜索树,字如其义。B树有如下三个特点:所有非叶子节点至多拥有两个儿子;所有节点存储一个关键字;非叶子节点的左指针指向小于其关键字的子树,右指针指向大于其关键字的子树。

MySQL中索引和优化的用法总结

MySQL中索引和优化的用法总结

MySQL中索引和优化的用法总结

  B树的搜索,从根结点开始,如果查询的关键字与结点的关键字相等,那么就命中,否则,如果查询关键字比结点关键字小,就进入左儿子;如果比结点关键字大,就进入右儿子;如果左儿子或右儿子的指针为空,则报告找不到相应的关键字。如果B树的所有非叶子结点的左右子树的结点数目均保持差不多(平衡),那么B树的搜索性能逼近二分查找;但它比连续内存空间的二分查找的优点是,改变B树结构(插入与删除结点)不需要移动大段的内存数据,甚至通常是常数开销。最右边也是一个B树,但它的搜索性能已经是线性的了;同样的关键字集合有可能导致不同的树结构索引;所以,使用B树还要考虑尽可能让B树保持左图的结构,和避免右图的结构,也就是所谓的“平衡”问题;实际使用的B树都是在原B树的基础上加上平衡算法,即“平衡二叉树”;如何保持B树结点分布均匀的平衡算法是平衡二叉树的关键;平衡算法是一种在B树中插入和删除结点的策略;

  其次,B-树。数据量越大,B树的高度会越高,之所以会越高,主要是因为二叉引起的。所以在此基础上我们定义了B-树的规范如下:B-树不是二叉的,所以又叫作多路搜索树。

MySQL中索引和优化的用法总结

MySQL中索引和优化的用法总结

B-树是一种多路搜索树(并不是二叉的):

1.定义任意非叶子结点最多只有M个儿子;且M>2;
2.根结点的儿子数为[2, M];除根结点以外的非叶子结点的儿子数为[M/2, M];
3.每个结点存放至少M/2-1(取上整)和至多M-1个关键字;(至少2个关键字)
4.非叶子结点的关键字个数=指向儿子的指针个数-1;
5.非叶子结点的关键字:K[1], K[2], …, K[M-1];且K[i] < K[i+1];
6.非叶子结点的指针:P[1], P[2], …, P[M];其中P[1]指向关键字小于K[1]的子树,P[M]指向关键字大于K[M-1]的子树,其它P[i]指向关键字属于(K[i-1], K[i])的子树;
7.所有叶子结点位于同一层;如图所示中(M=3)

B-树的搜索,从根结点开始,对结点内的关键字(有序)序列进行二分查找,如果命中则结束,否则进入查询关键字所属范围的儿子结点重复,直到所对应的儿子指针为空,或已经是叶子结点。

B-树的特性:

1.关键字集合分布在整颗树中;

2.任何一个关键字出现且只出现在一个结点中;

3.搜索有可能在非叶子结点结束;

4.其搜索性能等价于在关键字全集内做一次二分查找;

5.自动层次控制;

由于限制了除根结点以外的非叶子结点,至少含有M/2个儿子,确保了结点的至少利用率,其最底搜索性能如图,
其中,M为设定的非叶子结点最多子树个数,N为关键字总数;
所以B-树的性能总是等价于二分查找(与M值无关),也就没有B树平衡的问题;由于M/2的限制,在插入结点时,如果结点已满,需要将结点分裂为两个各占M/2的结点;删除结点时,需将两个不足M/2的兄弟结点合并;

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