数据库稠密索引与稀疏索引

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一、稠密索引

如果记录是排好序的，我们就可以在记录上建立稠密索引，它是这样一系列存储块：块中只存放记录的键以及指向记录本身的指针，指针就是一个指向记录或存储块地址。稠密索引文件中的索引块保持键的顺序与文件中的排序顺序一致。既然我们假定查找键和指针所占存储空间远小于记录本身，我们就可以认为存储索引文件比存储数据文件所需存储块要少得多。当内存容纳不下数据文件，但能容纳下索引文件时，索引的优势尤为明显。这时，通过使用索引文件，我们每次查询只用一次I/O操作就能找到给定键值的记录。
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下图所示为一个建立在顺序文件上的稠密索引。

图1 顺序文件（右）上的稠密索引（左）

第一个索引块存放指向前四个记录的指针，第二个索引块存放指向接下来的四个记录的指针，依此类推。

稠密索引支持按给定键值查找相应记录的查询。给定一个键值K，我们先在索引块中查找K。当找到K后，我们按照K所对应的指针到数据文件中找到相应的记录。似乎在找到K之前我们需要检索索引文件的每个存储块，或平均一半的存储块。然而，由于有下面几个因素，基于索引的查找比它看起来更为有效：
 

1.索引块数量通常比数据块数量少。

2.由于键被排序，我们可以使用二分查找法来查找K。若有n个索引块，我们只需查找log2n个块。

3.索引文件可能足够小，以至可以永久地存放在主存缓冲区中。要是这样的话，查找键K时就只涉及主存访问而不需执行I/O操作。
 

二、 稀疏索引

稀疏索引只为数据文件的每个存储块设一个键-指针对,它比稠密索引节省了更多的存储空间，但查找给定值的记录需更多的时间。只有当数据文件是按照某个查找键排序时，在该查找键上建立的 稀疏索引才能被使用，而稠密索引则可以应用在任何的查找键。如图2所示， 稀疏索引只为每个存储块设一个键-指针对。键值是每个数据块中第一个记录的对应值。

图2 顺序文件上的 稀疏索引

同图1实例一样，我们假定数据文件已排序，且其键值为连续的10的倍数，直至某个较大的数。我们还继续假定每个存储块可存放四个键-指针对。这样，第一个 索引存储块中为前四个数据存储块的第一个键值的索引项，它们分别是10、30、50和70。按照前面假定的键值模式，第二个 索引存储块中为第五至第八个数据存储块的第一个键值的索引项，它们分别是90、110、130和150。图中我们还列出第三个 索引存储块存放的键值，它们分别是假设的第九至第十二个数据存储块的第一个键值。
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在已有 稀疏索引的情况下，要找出查找键值为K的记录，我们得在索引中查找到键值小于或等于K的最大键值。由于索引文件已按键排序，我们可以使用二分查找法来定位这个索引项，然后根据它的指针找到相应的数据块。现在我们必须搜索这个数据块以找到键值为K的记录。当然，数据块中必须有足够的格式化信息来标明其中的记录及记录内容