自己寫一個簡單的數(shù)據(jù)庫, 原理 大概有以下幾點: 一、數(shù)據(jù)以文本形式保存 將所要保存的數(shù)據(jù)寫入文本文件,這個文本文件就是數(shù)據(jù)庫。 為了方便讀取,數(shù)據(jù)必須分為記錄,每一條記錄的長度規(guī)定為等長。 舉例:假定每條記錄的長度是800字節(jié),那么第5條記錄的開
自己寫一個簡單的數(shù)據(jù)庫,原理大概有以下幾點:
一、數(shù)據(jù)以文本形式保存
將所要保存的數(shù)據(jù)寫入文本文件,這個文本文件就是數(shù)據(jù)庫。
為了方便讀取,數(shù)據(jù)必須分為記錄,每一條記錄的長度規(guī)定為等長。
舉例:假定每條記錄的長度是800字節(jié),那么第5條記錄的開始位置就在3200字節(jié)。
大多數(shù)的時候我們不知道某一條記錄在第幾個位置,只知道主鍵的值。這時為了讀取數(shù)據(jù),可以一條條比對記錄。但是這樣做的效率太低。實際應用中,數(shù)據(jù)庫往往采用B樹格式存儲數(shù)據(jù)。
二、關于B樹
要理解B樹先需要理解二叉查找樹
說二叉查找樹是一種查找效率非常高的數(shù)據(jù)結構,它有三個特點:
(1)每個節(jié)點最多只有兩個子樹。
(2)左子樹都為小于父節(jié)點的值,右子樹都為大于父節(jié)點的值。
(3)在n個節(jié)點中找到目標值,一般只需要log(n)次比較。
二叉查找樹的結構不適合數(shù)據(jù)庫,因為他的查找效率與層數(shù)有關。越處在下層的數(shù)據(jù),就需要越多次的比較。極端的情況下,n個數(shù)據(jù)需要n次比較才能找到目標值。對于數(shù)據(jù)庫來說,每進入一層,就要從硬盤讀取一次數(shù)據(jù),這非常致命,因為硬盤的讀取時間遠遠大于數(shù)據(jù)處理時間,數(shù)據(jù)庫讀取硬盤的次數(shù)越少越好。
B樹是對二叉查找樹的改進。它的設計思想是,將相關數(shù)據(jù)盡量集中在一起,以便一次讀取多個數(shù)據(jù),減少硬盤操作次數(shù)。
B樹的特點:
(1)一個節(jié)點可以容納多個值。
(2)除非數(shù)據(jù)已經(jīng)填滿,否則不會增加新的層,也就是說,B樹追求“層”越少越好。
(3)子節(jié)點的值,與父節(jié)點中的值有嚴格的大小對應關系。一般來說,如果父節(jié)點有a個值,那么就有a+1個子節(jié)點。比如上圖中,父節(jié)點有兩個值(7和16),就應對應三個子節(jié)點,第一個子節(jié)點都是小于7的值,最后一個子節(jié)點都是大于16的值,中間的子節(jié)點就是7和16之間的值。
這種數(shù)據(jù)結構非常有利于減少讀取硬盤的次數(shù)。假定一個節(jié)點可以容納100個值,那么3層的B樹可以容納100萬個數(shù)據(jù),如果換成二叉查找樹,則需要20層。假定操作系統(tǒng)一次讀取一個節(jié)點,并且根節(jié)點保留在內(nèi)存中,那么B樹在100萬個數(shù)據(jù)中查找目標值,只需要讀取兩次硬盤。
三、索引
數(shù)據(jù)庫以B樹格式存儲,只解決了按照“主鍵”查找數(shù)據(jù)的問題。如果想查找其他字段,就需要建立檢索(index)。
所謂索引,就是以某個字段為關鍵字的B樹文件,假定一張“雇員表”,包含了員工號(主鍵)和姓名兩個字段,可以對姓名建立索引文件,該文件以B樹格式對姓名進行存儲,每個姓名后面是其在數(shù)據(jù)庫中的位置(即第幾條記錄)。查找姓名的時候,先從索引中找到對應的第幾條記錄,然后再從表格中讀取。這種索引查找方法,叫做“索引順序存取方法”,縮寫為ISAM。它已經(jīng)有多種實現(xiàn),只要使用這些代碼庫,就能自己寫一個最簡單的數(shù)據(jù)庫。
四、高級功能
部署了最基本的數(shù)據(jù)存取(包括索引)以后,還可以實現(xiàn)一些高級功能。
(1)SQL語言是數(shù)據(jù)庫通用操作語言,所以需要一個SQL解析器,將SQL命令解析為對應的ISAM操作。
(2)數(shù)據(jù)庫連接(join)是指數(shù)據(jù)庫的兩張表通過“外鍵”,建立連接關系。你需要對這種操作進行優(yōu)化。
(3)數(shù)據(jù)庫事務(transaction)是指批量進行一系列數(shù)據(jù)庫操作,只要有一步不成功,整個操作都不成功。所以需要有一個“操作日志”,以便失敗時對操作進行回滾。
(4)備份機制:保存數(shù)據(jù)庫的副本。
(5)遠程操作:使得用戶可以在不同的機器上,通過TCP/IP協(xié)議操作數(shù)據(jù)庫。
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