数据库为什么使用B+树而不是B树做索引

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文章目录

    • 介绍
    • B树的特点
    • B+树的特点
    • 数据库为什么使用B+树而不是B树做索引


介绍

B树和B+树是数据库索引结构中常用的两种树型数据结构。它们相似但又有一些不同之处,本文将分别介绍B树和B+树的特点,并解释为什么数据库更倾向于使用B+树而不是B树来做索引。

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B树的特点

B树是一种平衡多路搜索树,适用于磁盘等外存储设备。它具有以下特点:

  1. 多路搜索:B树的每个节点可以存储多个关键字和对应的指针,这使得B树能够同时处理大量的关键字。
  2. 平衡性:B树的所有叶子节点都在同一层级上,树的高度相对较小,保证了查询的效率并减少了磁盘I/O的次数。
  3. 自动调整:当插入或删除关键字时,B树会自动进行调整以保持平衡状态,从而提高维护性能。
  4. 无需全树搜索:由于B树的平衡性,可以通过比较少量的节点来定位目标关键字,而不需要搜索整棵树,这大大提高了查询效率。

下面是一个示例的B树结构:

               10/    \5       20/ \     /   \3    7   15    30

B+树的特点

B+树是在B树的基础上进行了优化,也是一种常用的索引结构。它与B树相比有以下特点:

  1. 更适合磁盘预读:B+树的内部节点只存储关键字信息,而将真正的数据存储在叶子节点中。这样使得每个节点可以存储更多的关键字,提高查询效率和磁盘预读能力。
  2. 顺序访问性良好:由于叶子节点之间采用链表连接,可以按照顺序遍历叶子节点,提高区间查询的性能。
  3. 更适合范围查询:由于叶子节点之间的顺序性,B+树更适合进行范围查询操作,比如BETWEENORDER BY等操作。

下面是一个示例的B+树结构:

               10/    \5       20/ \     /   \3--7   15--30

数据库为什么使用B+树而不是B树做索引

尽管B树和B+树都是有效的索引结构,但数据库更倾向于使用B+树来做索引。原因如下:

  1. 更高的查询效率:由于B+树在磁盘预读方面的优势,相对于B树,在同样的节点数和磁盘I/O次数下,可以提供更高的查询效率。
  2. 更适合范围查询:数据库中常见的范围查询操作,如BETWEENORDER BY等操作,在B+树中执行更快。而在B树中,可能需要反复进行I/O操作才能获取到完整的结果集。
  3. 更好的顺序访问性:B+树的叶子节点之间采用链表连接,可以按照顺序遍历叶子节点,提高区间查询的性能。而B树则无法直接进行顺序遍历。
  4. 更适合磁盘存储:数据库通常需要将数据存储到磁盘上,而不是内存中。B+树将数据存储在叶子节点中,减少了树的高度,可以更有效地利用磁盘预读,降低磁盘I/O次数。

综上所述,B+树在查询效率、范围查询、顺序访问性和磁盘存储方面都具有明显的优势,因此数据库更倾向于使用B+树做索引。

下面是一个示例的SQL语句,展示了如何在数据库中创建一个B+树索引:

CREATE INDEX idx_name ON table_name (column_name);

该语句将在名为table_name的表中,为名为column_name的列创建一个名为idx_name的B+树索引。这样,就可以通过该列来提高查询效率和范围查询性能。

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