資料庫索引如何提高查詢效能？

了解資料庫索引

簡介

索引是資料庫管理系統中的一個基本概念，顯著提高查詢效能。透過了解索引如何在與資料庫無關的層級上運作，開發人員可以優化其資料庫設計並提高查詢效率。

為什麼索引很重要？

在磁碟上儲存資料需要存取整個資料塊，稱為磁碟區塊。在未排序的表中搜尋特定值需要線性搜索，其複雜度為 (N 1)/2 區塊存取。如果搜尋欄位未排序且包含非唯一值，則必須掃描整個資料表，需要 N 次區塊存取。

了解索引

索引涉及建立額外的索引根據特定欄位對記錄進行排序的資料結構。每個索引條目由欄位值和指向對應記錄的指標組成。透過對這些索引結構進行排序，可以執行二分搜索，從而將複雜性降低到 log2 N 區塊存取。

索引如何運作

考慮一個包含 500 萬個的範例資料庫表格行和記錄長度為 204 位元組。表大小約為 1GB，使用 1,024 位元組區塊大小。

• 排序與取消排序： 對已排序主鍵字段的線性搜尋將需要 500,000 次區塊訪問，而二分搜尋只需要 20。搜尋具有非唯一值的未排序欄位將需要 N 區塊
• 索引： 僅包含索引欄位和記錄指標的索引的記錄大小為 54 位元組。索引大小約為 278,000 個區塊。使用二分搜尋索引欄位僅需要 20 次區塊存取加上一次額外的存取來擷取實際記錄。

何時使用索引

索引在以下情況下很有用：

• 欄位經常用於搜尋
• 字段基數很高（即，它們包含唯一值）
• 查詢結果很大（即，它們檢索許多記錄）

但是，它是權衡磁碟空間開銷和與維護過多相關的潛在性能問題非常重要

結論

透過了解索引的如何運作，開發人員可以就索引哪些欄位做出明智的決策，並提高資料庫查詢的效率。索引在優化資料庫效能方面起著至關重要的作用，特別是在資料集很大且查詢頻繁的應用程式中。

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