一、為什么有關(guān)MongoDB采用B樹索引,以及Mysql B+樹做索引
B-樹和B+樹最重要的一個(gè)區(qū)別就是B+樹只有葉節(jié)點(diǎn)存放數(shù)據(jù),其余節(jié)點(diǎn)用來(lái)索引,而B-樹是每個(gè)索引節(jié)點(diǎn)都會(huì)有Data域。
這就決定了B+樹更適合用來(lái)存儲(chǔ)外部數(shù)據(jù),也就是所謂的磁盤數(shù)據(jù)。
從Mysql(Inoodb)的角度來(lái)看,B+樹是用來(lái)充當(dāng)索引的,一般來(lái)說(shuō)索引非常大,尤其是關(guān)系性數(shù)據(jù)庫(kù)這種數(shù)據(jù)量大的索引能達(dá)到億級(jí)別,所以為了減少內(nèi)存的占用,索引也會(huì)被存儲(chǔ)在磁盤上。
那么Mysql如何衡量查詢效率呢?磁盤IO次數(shù),B-樹(B類樹)的特定就是每層節(jié)點(diǎn)數(shù)目非常多,層數(shù)很少,目的就是為了就少磁盤IO次數(shù),當(dāng)查詢數(shù)據(jù)的時(shí)候,較好的情況就是很快找到目標(biāo)索引,然后讀取數(shù)據(jù),使用B+樹就能很好的完成這個(gè)目的,但是B-樹的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有data域(指針),這無(wú)疑增大了節(jié)點(diǎn)大小,說(shuō)白了增加了磁盤IO次數(shù)(磁盤IO一次讀出的數(shù)據(jù)量大小是固定的,單個(gè)數(shù)據(jù)變大,每次讀出的就少,IO次數(shù)增多,一次IO多耗時(shí)?。。?,而B+樹除了葉子節(jié)點(diǎn)其它節(jié)點(diǎn)并不存儲(chǔ)數(shù)據(jù),節(jié)點(diǎn)小,磁盤IO次數(shù)就少。這是優(yōu)點(diǎn)之一。
另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是什么,B+樹所有的Data域在葉子節(jié)點(diǎn),一般來(lái)說(shuō)都會(huì)進(jìn)行一個(gè)優(yōu)化,就是將所有的葉子節(jié)點(diǎn)用指針串起來(lái)。這樣遍歷葉子節(jié)點(diǎn)就能獲得全部數(shù)據(jù),這樣就能進(jìn)行區(qū)間訪問(wèn)啦。
(數(shù)據(jù)庫(kù)索引采用B+樹的主要原因是 B樹在提高了磁盤IO性能的同時(shí)并沒(méi)有解決元素遍歷的效率低下的問(wèn)題。正是為了解決這個(gè)問(wèn)題,B+樹應(yīng)運(yùn)而生。B+樹只要遍歷葉子節(jié)點(diǎn)就可以實(shí)現(xiàn)整棵樹的遍歷。而且在數(shù)據(jù)庫(kù)中基于范圍的查詢是非常頻繁的,而B樹不支持這樣的操作(或者說(shuō)效率太低))。
至于MongoDB為什么使用B-樹而不是B+樹,可以從它的設(shè)計(jì)角度來(lái)考慮,它并不是傳統(tǒng)的關(guān)系性數(shù)據(jù)庫(kù),而是以Json格式作為存儲(chǔ)的nosql,目的就是高性能,高可用,易擴(kuò)展。首先它擺脫了關(guān)系模型,上面所述的優(yōu)點(diǎn)2需求就沒(méi)那么強(qiáng)烈了,其次Mysql由于使用B+樹,數(shù)據(jù)都在葉節(jié)點(diǎn)上,每次查詢都需要訪問(wèn)到葉節(jié)點(diǎn),而MongoDB使用B-樹,所有節(jié)點(diǎn)都有Data域,只要找到指定索引就可以進(jìn)行訪問(wèn),無(wú)疑單次查詢平均快于Mysql(但側(cè)面來(lái)看Mysql至少平均查詢耗時(shí)差不多)。
總體來(lái)說(shuō),Mysql選用B+樹和MongoDB選用B-樹還是以自己的需求來(lái)選擇的。
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二、二叉樹和紅黑樹
二叉樹:對(duì)于表提供自增整形字段作為建立索引的列,那子元素總是添加去了右側(cè),導(dǎo)致左子樹一直為空,那么查找時(shí)就完全退化成了沒(méi)加索引那樣了。紅黑樹:紅黑樹解決了二叉樹不平衡的問(wèn)題。然為什么要費(fèi)力保持樹的平衡性?是因?yàn)闃涞牟檎倚阅苋Q于樹的高度,讓樹盡可能平衡,就能降低樹高。但因?yàn)槠涓腹?jié)點(diǎn)只能存在兩個(gè)子節(jié)點(diǎn),那在數(shù)據(jù)量大的時(shí)候,深度也很大。