Oracle数据索引结构以B树为例

Oracle数据库是一个广泛使用的关系数据库管理系统（RDBMS），它使用多种数据结构来优化数据的存储和检索，其中B树索引是最常用的索引类型之一，B树（Balanced Tree）是一种自平衡的树数据结构，能够保持数据有序，同时允许搜索、顺序访问、插入和删除操作都能在对数时间内完成。

B树索引的特点

1、自平衡：无论数据如何变化，B树的所有叶节点都在同一层上，这意味着从根到任何叶节点的路径长度相同，确保了每个查找操作的时间复杂度是对数级别的。

2、分支因子高：由于B树是为磁盘和其他直接访问辅存数据结构设计的，它的分支因子比二叉树要高得多，这有助于减少树的高度并加快检索速度。

3、节点分裂：当节点中的数据项数量超过了一定的阈值时，该节点会分裂成两个，保证树的平衡性。

4、支持范围查询：B树的结构让它能够很好地支持范围查询和顺序访问。

B树索引的结构

一个B树索引由以下部分组成：

根节点：它是B树的顶部节点，并且是所有查找操作的起点。

内部节点：这些节点包含关键字和指向子节点的指针，用于导航。

叶节点：这些节点包含实际的数据指针，即指向表中行的指针（对于聚簇索引而言）或包含完整关键字记录（对于非聚簇索引而言）。

中间节点：如果树的层级多于两层，那么中间节点既不是根节点也不是叶节点，它们起到连接根节点和叶节点的作用。

B树操作

以下是几种常见的B树操作：

插入

当插入一个新的关键字时，按照以下步骤进行：

1、从根节点开始查找合适的叶节点位置。

2、如果找到了相应的叶节点且该叶节点未满，则直接在该叶节点插入关键字。

3、如果找到了相应的叶节点但该叶节点已满，则需要拆分该叶节点，并在其父节点中增加一个关键字，然后继续递归地向上进行可能的分裂。

4、如果没找到合适的叶节点，就在最接近的正确位置处创建新的叶节点。

删除

删除操作比较复杂，因为需要考虑关键字所在节点的负载情况：

1、如果删除的关键字所在的节点不是底节点，并且该节点的关键字数量没有低于最小值，则可以直接删除关键字。

2、如果删除后节点中的关键字数量低于最小值，则需要从兄弟节点借用关键字，或者与兄弟节点合并。

3、如果删除的是底节点中的关键字，可能需要删除整个节点，并将其兄弟节点中的关键字移动到父节点中。