数据库为什么使用B+树而不是B树做索引

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数年电商行业从业经验，历任核心研发工程师，项目技术负责人。
本文已收录于PHP专栏：MySQL的100个知识点。
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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。

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BETWEEN和ORDER 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BETWEEN和ORDER 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。