40125

Физическая организация баз данных. Файлы: последовательные, с прямым доступом, с хеш-адресацией, индексно-последовательные, В-деревья

Доклад

Менеджмент, консалтинг и предпринимательство

Предполагается что для доступа к iой записи нужно просмотреть все i1 записи. Последовательный доступ с фиксированной длиной записи. Картинка i = 0 i 1L Если записи располагаются в оперативной памяти то это массив. Если записи расположены на диске то порядок ввода вывода данных зависит от языка программирования.

Русский

2013-10-15

78 KB

20 чел.

40. Физическая организация баз данных. Файлы: последовательные, с прямым доступом, с хеш-адресацией, индексно-последовательные, В-деревья.

Методы доступа – совокупность отношений о физической организации данных и алгоритмов выполнения.

Существуют три группы методов доступа:

  1.  Последовательные;
  2.  Индексные;
  3.  Адресные.
  4.  Последовательные методы доступа. Предполагается, что для доступа к i-ой записи нужно просмотреть все i-1 записи. Первая запись имеет фиксированный адрес имеются несколько разновидностей этого метода. Первые три характеризуются тем что данные располагаются на смежных участках памяти, остальные используют понятие списков.

Списком называют множество записей последовательная обработка которых задается указателями. Списки позволяют соединить разрозненные участки памяти.

  1.  Последовательный доступ с фиксированной длиной записи.

Картинка

Ai = A0 + (i - 1)L

Если записи располагаются в оперативной памяти, то это массив. Если записи расположены на диске, то порядок ввода/вывода данных зависит от языка программирования. Обычно допускается перебор записей от начал до конца.

  1.  Последовательный доступ с записями переменной длины. В этом случае каждая запись содержит значение длины записи.

  1.  Последовательный доступ с записями неопределенной длины. В этом случае в конец каждой записи помечается определенным символом.

  1.  Простой линейный список.
    •  Со встроенными указателями

Картинка

 

  •  С внешними указателями

Картинка

  1.  Циклический однонаправленный список. Связь от последней записи идет к первой, поэтому доступ можно получить к любой записи начиная с любой записи

Картинки

  1.  Двунаправленный список. Каждая запись имеет два указателя.

  1.  Индексные методы доступ. В дополнение  к основному файлу создается индексный файл, который содержит значения ключей. Индексный файл упорядочен по значению ключа.
  2.  Метод доступа с полным индексом. Используется, когда основной файл не очень велик.

Картинка

Основной файл

Индексный файл

Замечания: Если надо упорядочить исходный файл по нескольким ключам, то для него создается столько же индексных файлов. Т.к. значения вторичных ключей не уникальны, то индексный файл организуется по методу b) или c) последовательного доступа. Основной эффект с инвертированным массивом (вторичные ключи) применяется при поиске файлов по нескольким условиям. Алгоритм поиска строится так чтобы обращаться к индексным файлам. Наибольший эффект достигается тогда, когда индексный файл помещается в оперативной памяти.

  1.  Индексно-последовательный. Основной файл всегда упорядочен по первичному ключу, индексный файл содержит не на каждую запись как c) или d), а на группу или блок записей, т.е. на значение одного из ключей группы. Повторение ключей в группе недопустимо. В группе должно быть одинаковое число записей. Обычно при таком подходе индексный файл ещё меньше.

Замечание: Поскольку индексный файл также упорядочен по ключу, то к нему можно применить ту же идею и для него построить индексный файл и т.д. пока на самом верхнем уровне не окажется один. Такая структура называется В-деревом.

  1.  Адресные методы доступа. В этих методах значение ключа с помощью специальной функции преобразуется в значение адреса записей такой функции называется адресной. Существует два вида адресной функции:
    1.  Реализует взаимнооднозначное соответствие Адрес ↔ Ключ (прямой доступ).

Прямой доступ к записи. Физический адрес записи непосредственно определяется из самой записи.

  1.  Реализует однозначное соответствие Ключ ↔ Адрес (хеширование - перемешивание).

Хэширование.

Этот метод используется тогда, когда все множество ключей заранее известно и на время обработки может быть размещено в оперативной памяти. В этом случае строится специальная функция, однозначно отображающая множество ключей на множество указателей, называемая хеш-функцией (от английского "to hash" - резать, измельчать). Имея такую функцию можно вычислить адрес записи в файле по заданному ключу поиска. В общем случае ключевые данные, используемые для определения адреса записи организуются в виде таблицы, называемой хеш-таблицей.

Если множество ключей заранее неизвестно или очень велико, то от идеи однозначного вычисления адреса записи по ее ключу отказываются, а хеш-функцию рассматривают просто как функцию, рассеивающую множество ключей во множество адресов.

Суть метода вычисления адреса записи в соответствие с алгоритмом хеширования, который в общем случае для разных значений ключа может дать один и тот же адрес записи. Такой случай называют коллизией. Существуют разные варианты данного метода доступа, которые отличаются видом хеш-функции и способом разрешения коллизии. Обычно хеш-функцию выбирают так, чтобы она равномерно отображала множество возможных значений ключа в множество адресов записи.

В зависимости от выбора хеш-функции находится вероятность возникновения коллизии, но в любом случае, когда память не заполнена, коллизия возникает редко, но по мере заполнения памяти вероятность коллизии возрастает.

Существует два способа разрешения:

  •  Способ открытой адресации. Когда появляется коллизия во время добавления записей ищется свободный  участок памяти, куда помещается новая запись. При поиске записи поступают аналогично, т.е. сначала производят поиск  по адресу, а затем если запись с искомыми ключами не найдена, последовательно просматриваются остальные участки памяти.
  •  Способ цепочек. Каждая запись имеет ссылку на область переполнения, в  которую записываются цепочки коллизий.

На эффективность данного метода влияют три фактора распределения исходных ключей (чаще всего оно отличается от равномерного)  распределения памяти (объем памяти определяет  вероятность коллизии), выбор хеш-функции.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

64680. Разработка программы шифрования 333.18 KB
  Цель курсовой работы – создание программного продукта, который бы позволял обычным пользователям компьютера зашифровывать и дешифровать необходимый им текст. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи: изучить теоретические сведения, необходимые для решения данной задачи...
64681. Особенности раздела общего имущества супругов 39.35 KB
  Целью работы является изучение особенностей судебных споров о разделе имущества. К задачам изучения относится: понятие и особенности общего имущества супругов объекты общей совместной собственности супругов...
64682. Процесс становления рыночного механизма в современной России 50.89 KB
  Без товарного производства нет рынка без рынка нет товарного производства. Эти условия зарождались и развивались как единое целое как единый процесс взаимодействия производства и сбыта продукции. Рынок это обмен организованный по законам товарного производства...
64683. Годівля однорічки кижуча 2.73 MB
  Перехід від тимчасового утримування риби у штучних конструкціях до її культивування ґрунтувався на здатності конкретних видів риб харчуватися природними і штучними кормами у пропонованих умовах утримання. В умовах спеціалізованих рибницьких господарств вирощування риби...
64684. Создание программного продукта реализующего различные методы шифрования текста 620.26 KB
  Предмет курсовой работы – это программный продукт, реализующий такие методы шифрования как шифр Цезаря, шифр с заменой букв цифрами и шифр Полибиуса. Цель курсовой работы – создание программного продукта, который бы позволял обычным пользователям компьютера...
64687. Мероприятия по повышению эффективности использования трудовых ресурсов на примере ООО «Медоптика» 276.24 KB
  По мере совершенствования материально-технических условий производства и увеличения экономического потенциала возрастают потребности общественного производства в квалифицированной рабочей силе и в повышении производительности труда.