面試常問-數據庫索引實現原理

知識內容：

1.數據庫數據儲存

2.數據庫索引實現

 

 

 

一、數據庫數據存儲

1.數據庫中數據存儲形式

數據庫中的數據均是存儲在數據表中，每個數據庫由不同的數據表構成，不同的表存儲着不同的數據，這里以用戶表為例

一個簡單的用戶表結構如下：

 

 

2.數據庫表結構模擬

上述中的用戶表用python語法結構可以簡化為以下結構：

[
    {
        "id": 1,
        "username": wyb,
        "password": xxxxxx,

    },
    {
        "id": 2,
        "username": woz,
        "password": xxxxxx,

    },
    {
        "id": 3,
        "username": alex,
        "password": xxxxxx,

    },
]

注：上述代碼中的password字段均為xxxxxx表示密碼為加密后的數據

這樣的結構實現了對數據庫中表結構的模擬，但是這樣的結構也存在一定問題：

它是一個包含了 dict 的 list，我們要查找 id 為 n 的元素, 需要從頭到尾遍歷這個 list 並且比較 id
最壞的情況是 id 為 n 的這個元素根本不存在, 你需要遍歷整個 list 才能得到你想要的結果，這樣就不能非常快速地根據 id 查找到我們想要的元素，於是后來就有了索引技術

 

 

 

二、數據庫索引實現

1.索引介紹

索引定義：索引是對數據庫表中一列或多列的值進行排序的一種結構，使用索引可快速訪問數據庫表中的特定信息

數據庫索引是用於提高數據庫表的數據訪問速度的。

數據庫索引的特點：

a）避免進行數據庫全表的掃描，大多數情況，只需要掃描較少的索引頁和數據頁，而不是查詢所有數據頁。而且對於非聚集索引，有時不需要訪問數據頁即可得到數據。

b）聚集索引可以避免數據插入操作，集中於表的最后一個數據頁面。

c）在某些情況下，索引可以避免排序操作。

 

 

2.索引實現原理

索引背后的數據結構基礎是B+tree，在這里不細究，只用python的簡單數據結構介紹基本的索引實現原理

為了不遍歷上面的整個列表，我們將結構改成以下並加上索引表如下：

# 數據庫索引實現:
{
    '索引': {
        'username': {
            'wyb': 1,
            'woz': 2,
        },

    },
  1: {
    "id": 1,
    "username": "wyb",
    "password": "xxxxxx"
  },
  2: {
    "id": 2,
    "username": "woz",
    "password": "xxxxxx"
  }
}

此時通過id查找某個用戶時直接使用id值查找即可，若要使用username查找用戶，在索引字典中查找相應username對應的id值即可，為數據表中某一項加索引即是向索引字典中加入

這一項的的名字及這一項所有值與id組成的項的字典如上圖中的索引下的username