Файли із щільним індексом, або індексно-прямі файли

В этих файлах основная область содержит последовательность записей одинаковой длины, расположенных в произвольном порядке, а структура индексной записи в них имеет следующий вид:

Рис. 4:

Здесь значение ключа — это значение первичного ключа, а номер записи — это порядковый номер записи в основной области, которая имеет данное значение первичного ключа.

Наиболее эффективным алгоритмом поиска на упорядоченном массиве является логарифмический, или бинарный, поиск.

В теории вероятности его называют методом половинного деления. Максимальное число шагов поиска определяется двоичным логарифмом от общего числа элементов (целей) в искомом пространстве поиска:

Tn = log2 Ч N.

Где:

N — число элементов.

При поиске записей существенным является только число обращений к диску по заданному значению первичного ключа. Сначала производится поиск в индексной области, где применяется двоичный алгоритм поиска индексной записи, а затем путем прямой адресации в основной области производится поиск по номеру записи. Для того чтобы оценить максимальное время доступа к записи, необходимо определить число обращений к диску в процессе поиска.

В соответствии с формулой число обращений к диску при поиске записи определится следующим образом:

Tn = log2 Ч Nинд.обл. + 1.

Где:

Nинд.обл. — число индексных блоков, в которых размещаются все записи.

Учитывая что после поиска записи в индексном блоке нужно еще раз обратиться к основной области, в формуле, добавилась единица (+ 1).

В табл. 1 представлена схема организации такого файла на дисковом пространстве (фоном выделены свободные зоны).

Таблица 1. — Схема организации файла с плотным индексом:

Из табл. 1 видно, что файл организован в виде двух областей — основной и индексной.

В основной области хранятся значения ключевых полей, номера и содержание записей.

В индексной области хранятся значения ключевых полей и ссылки на номер записи в основной области.

При операции добавления осуществляется запись данных в конец основной области. При этом в индексную область необходимо добавить значения соответствующего ключевого поля и ссылку на номер записи, причем добавить информацию необходимо таким образом, чтобы не нарушить порядок записей.

Такой прием организации индексной области позволяет без нарушения системы вводить новые типы изделий и присваивать им соответствующие буквенно-цифровые коды.

Именно поэтому при проектировании физической модели хранения данных необходимо как можно точнее определить объемы хранимой информации, спрогнозировать ее рост и соответственно предусмотреть соответствующее расширение области хранения.

При организации хранения данных в виде файлов с плотным индексом число обращений к диску при добавлении новой записи определится по формуле:

Тn = log2 Nинд. обл. + 1 + 1 + 1.

Смысл формулы заключается в следующем: число обращений определяется числом обращений к индексной области плюс одно обращение к основному блоку, плюс одно обращение для изменения индексного блока и плюс одно обращение для занесения записи в основную область.

Таким образом, в файлах с плотным индексом при обработке одной записи требуется дополнительно два обращения к дисковому пространству компьютера.

Следовательно, способы организации файлов баз данных и соответствующие им физические модели должны быть направлены на сокращение времени обращения к дисковому пространству при ее поиске и сокращению времени на добавление и корректировку содержания баз данных. На это и направлен метод организации файлов с неплотным индексом.