[數據庫] 索引 - B+樹和哈希索引

索引

索引的目的就是便於快速查找。一本書的索引就是目錄,可以讓我們快速定位到要查找的內容;數據庫的數據是以記錄的方式存在的,所以索引的目的就是便於查找某一些記錄。

 

①唯一索引:不允許其中任何兩行具有相同值的索引
使用主鍵和候選鍵建立的索引就是唯一索引,因爲主鍵和候選鍵都可以確定唯一一個元組,即一張表中不存在相同的主鍵和候選鍵。在MySQL中,當你建立一個主鍵和候選鍵之後,MySQL會爲它們分別建立索引。畢竟要想滿足唯一性,依然會在更新數據的時候檢驗是否已經存在該主鍵或者候選鍵,而索引無疑是快速檢驗的標配。

②.主鍵索引:可以認爲是特殊的唯一索引,僅利用主鍵建立的索引

③.單一索引:任何一個單一數據項建立的索引
假如有下表【country,city,personNumber】,如果我們想查詢某個國家的人數,我們就應當以國家建立索引,這樣單一數據項建立的索引就是單一索引。
④.複合索引:多個數據項建立的索引
假如有下表【country,city,personNumber】,如果我們想查詢某個城市的人數,我們就應當以【country,city】建立索引,多個數據項建立索引的時候,我們應當指定其排序的先後順序,此處國家應優先排序,城市次之。

⑤.聚簇索引:利用主鍵建立的索引,其物理存放順序與主鍵順序一致。因爲數據只有一個物理存放順序,所以一個表只有一個聚簇索引。
在MySQL中,選定主鍵之後將會自動爲主鍵創建索引。該索引可以維護主鍵的唯一性。非葉子節點包含了主鍵值,而葉子節點則指向了一條完整的記錄

⑥.非聚簇索引(二級索引,輔助索引):除了聚簇索引之外,其餘所有的索引都是非聚簇索引
非聚簇索引爲什麼是二級索引呢?重點在於一個二字。可以料想如果WHERE條件不是根據主鍵進行索引,那麼我們就需要基於該非主鍵建立的索引進行檢索,這樣建立的索引葉子節點中包含了記錄的主鍵,再使用主鍵在聚簇索引中找尋到完整的記錄。可以說進行了兩次B+ Tree查找而不是一次

⑦.覆蓋索引:一個索引包含(覆蓋)所要查詢的字段的值,注意覆蓋索引與具體的查詢有關
假如有下表【country,city,personNumber】,如果我們想查詢某個城市的人數,覆蓋索引指的是可以將你想要查詢的列建立在一個索引中,如(國家,城市,人數)作爲一個複合索引,此時查找某一個國家的所有城市利用索引就可以完成,實際上這也相當於完成了聚簇索引的功能

 

優缺點

B+ Tree索引優點
①.全值匹配:指的是和索引中所有列進行匹配。假設以(姓,名,出生日期)三個數據項建立複合索引,那麼可以查找姓名爲張三,出生日期在2000-12-12的人
②.匹配最左前綴:假設以(姓,名,出生日期)三個數據項建立複合索引,可以查找所有姓張的人
③.匹配列前綴:假設有姓爲司徒,司馬的人,我們也可以查找第一列的前綴部分,如查找所有以司開頭的姓的人
④.匹配範圍值:可以查找所有在李和張之間的姓的人,注意範圍查詢只在複合索引的優先排序的第一列。(假設姓名按照拼音排序)
⑤.精確匹配前面列並範圍匹配後一列:可以查找姓李並出生日期在2000-12-12之後的人或姓名爲張三並出生日期在2000-12-12之後的人,注意範圍第一個範圍查詢後面的列無法再使用索引查詢
⑥.只訪問索引的查詢:即查詢只需訪問索引,而無需訪問數據行。(此時應想到索引中的覆蓋索引)

B+ Tree索引缺點
①.如果不是按照索引的最左列開始查找,則無法使用索引。如無法查找名爲龍的人,也無法查找在2000-12-12之後出生的人,當然也無法查找姓中以龍結尾的人(注意爲和含有的區別)
②.不能跳過索引中的列:無法查找姓李並在2000-12-12之後出生的人
③.如果查詢中包括某個列的範圍查詢,則其右邊所有列都無法使用索引優化查詢

 

哈希索引優點
①.快速查詢:參與索引的字段只要進行Hash運算之後就可以快速定位到該記錄,時間複雜度約爲1

哈希索引缺點
①.哈希索引只包含哈希值和行指針,所以不能用索引中的值來避免讀取行
②.哈希索引數據並不是按照索引值順序存儲的,所以也就無法用於排序和範圍查詢
③.哈希索引也不支持部分索引列查詢,因爲哈希索引始終是使用索引列的全部數據進行哈希計算的。
④.哈希索引只支持等值比較查詢,如=,IN(),<=>操作
⑤.如果哈希衝突較多,一些索引的維護操作的代價也會更高

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