淺談數據庫索引

1.什么是索引

數據庫索引好比是一本書前面的目錄，能加快數據庫的查詢速度。

例如這樣一個查詢：select * from table1 where id=44。如果沒有索引，必須遍歷整個表，直到ID等于44的這一行被找到為止;有了索引之后(必須是在ID這一列上建立的索引)，直接在索引里面找 44(也就是在ID這一列找)，就可以得知這一行的位置，也就是找到了這一行。可見，索引是用來定位的。

索引分為聚簇索引和非聚簇索引兩種，聚簇索引是按照數據存放的物理位置為順序的，而非聚簇索引就不一樣了;聚簇索引能提高多行檢索的速度，而非聚簇索引對于單行的檢索很快。

建立索引的目的是加快對表中記錄的查找或排序。
為表設置索引要付出代價的：一是增加了數據庫的存儲空間，二是在插入和修改數據時要花費較多的時間(因為索引也要隨之變動)。

2.為什么要創建索引

創建索引可以大大提高系統的性能。

第一，通過創建唯一性索引，可以保證數據庫表中每一行數據的唯一性。

第二，可以大大加快數據的檢索速度，這也是創建索引的最主要的原因。

第三，可以加速表和表之間的連接，特別是在實現數據的參考完整性方面特別有意義。

第四，在使用分組和排序子句進行數據檢索時，同樣可以顯著減少查詢中分組和排序的時間。

第五，通過使用索引，可以在查詢的過程中，使用優化隱藏器，提高系統的性能。

也許會有人要問：增加索引有如此多的優點，為什么不對表中的每一個列創建一個索引呢?因為，增加索引也有許多不利的方面。

第一，創建索引和維護索引要耗費時間，這種時間隨著數據量的增加而增加。

第二，索引需要占物理空間，除了數據表占數據空間之外，每一個索引還要占一定的物理空間，如果要建立聚簇索引，那么需要的空間就會更大。

第三，當對表中的數據進行增加、刪除和修改的時候，索引也要動態的維護，這樣就降低了數據的維護速度。

3.在哪建索引

索引是建立在數據庫表中的某些列的上面。在創建索引的時候，應該考慮在哪些列上可以創建索引，在哪些列上不能創建索引。一般來說，應該在這些列上創建索引：

1.在經常需要搜索的列上，可以加快搜索的速度;

2.在作為主鍵的列上，強制該列的唯一性和組織表中數據的排列結構;

3.在經常用在連接的列上，這些列主要是一些外鍵，可以加快連接的速度;在經常需要根據范圍進行搜索的列上創建索引，因為索引已經排序，其指定的范圍是連續的;

4.在經常需要排序的列上創建索引，因為索引已經排序，這樣查詢可以利用索引的排序，加快排序查詢時間;

5.在經常使用在WHERE子句中的列上面創建索引，加快條件的判斷速度。

同樣，對于有些列不應該創建索引。一般來說，不應該創建索引的的這些列具有下列特點：
第一，對于那些在查詢中很少使用或者參考的列不應該創建索引。這是因為，既然這些列很少使用到，因此有索引或者無索引，并不能提高查詢速度。相反，由于增加了索引，反而降低了系統的維護速度和增大了空間需求。

第二，對于那些只有很少數據值的列也不應該增加索引。這是因為，由于這些列的取值很少，例如人事表的性別列，在查詢的結果中，結果集的數據行占了表中數據行的很大比例，即需要在表中搜索的數據行的比例很大。增加索引，并不能明顯加快檢索速度。

第三，對于那些定義為text, image和bit數據類型的列不應該增加索引。這是因為，這些列的數據量要么相當大，要么取值很少,不利于使用索引。

第四，當修改性能遠遠大于檢索性能時，不應該創建索引。這是因為，修改性能和檢索性能是互相矛盾的。當增加索引時，會提高檢索性能，但是會降低修改性能。當減少索引時，會提高修改性能，降低檢索性能。因此，當修改操作遠遠多于檢索操作時，不應該創建索引。

4.索引的數據結構

B-tree，B是balance，一般用于數據庫的索引。使用B-tree結構可以顯著減少定位記錄時所經歷的中間過程，從而加快存取速度。而B+tree是B-tree的一個變種，大名鼎鼎的MySQL就普遍使用B+tree實現其索引結構。

插入（insert）操作：插入一個元素時，首先在B-tree中是否存在，如果不存在，即在葉子結點處結束，然后在葉子結點中插入該新的元素，注意：如果葉子結點空間足夠，這里需要向右移動該葉子結點中大于新插入關鍵字的元素，如果空間滿了以致沒有足夠的空間去添加新的元素，則將該結點進行“分裂”，將一半數量的關鍵字元素分裂到新的其相鄰右結點中，中間關鍵字元素上移到父結點中（當然，如果父結點空間滿了，也同樣需要“分裂”操作），而且當結點中關鍵元素向右移動了，相關的指針也需要向右移。如果在根結點插入新元素，空間滿了，則進行分裂操作，這樣原來的根結點中的中間關鍵字元素向上移動到新的根結點中，因此導致樹的高度增加一層。

刪除(delete)操作：首先查找B-tree中需刪除的元素,如果該元素在B-tree中存在，則將該元素在其結點中進行刪除，如果刪除該元素后，首先判斷該元素是否有左右孩子結點，如果有，則上移孩子結點中的某相近元素到父節點中，然后是移動之后的情況；如果沒有，直接刪除后，移動之后的情況.。刪除元素，移動相應元素之后，如果某結點中元素數目小于ceil(m/2)-1，則需要看其某相鄰兄弟結點是否豐滿（結點中元素個數大于ceil(m/2)-1），如果豐滿，則向父節點借一個元素來滿足條件；如果其相鄰兄弟都剛脫貧，即借了之后其結點數目小于ceil(m/2)-1，則該結點與其相鄰的某一兄弟結點進行“合并”成一個結點，以此來滿足條件。

下面結合例子詳細講解mysql中索引的使用

索引是快速搜索的關鍵。MySQL索引的建立對于MySQL的高效運行是很重要的。下面介紹幾種常見的MySQL索引類型。

在數據庫表中，對字段建立索引可以大大提高查詢速度。假如我們創建了一個 mytable表：

[sql]?view plain?copy

CREATE?TABLE?mytable(?ID?INT?NOT?NULL,?username?VARCHAR(16)?NOT?NULL??
);??

我們隨機向里面插入了10000條記錄，其中有一條：5555, admin。

在查找username="admin"的記錄?

[sql]?view plain?copy

SELECT?*?FROM?mytable?WHERE??
username='admin';??

時，如果在username上已經建立了索引，MySQL無須任何掃描，即準確可找到該記錄。相反，MySQL會掃描所有記錄，即要查詢10000條記錄。

索引分單列索引和組合索引。單列索引，即一個索引只包含單個列，一個表可以有多個單列索引，但這不是組合索引。組合索引，即一個索包含多個列。

MySQL索引類型包括：

（1）普通索引

這是最基本的索引，它沒有任何限制。它有以下幾種創建方式：

◆創建索引

[sql]?view plain?copy

CREATE?INDEX?indexName?ON?mytable(username(length));??

如果是CHAR，VARCHAR類型，length可以小于字段實際長度；如果是BLOB和TEXT類型，必須指定 length，下同。

◆修改表結構

[sql]?view plain?copy

ALTER?mytable?ADD?INDEX?[indexName]?ON?(username(length))??

◆創建表的時候直接指定

[sql]?view plain?copy

CREATE?TABLE?mytable(?ID?INT?NOT?NULL,?username?VARCHAR(16)?NOT?NULL,??
??
INDEX?[indexName]?(username(length))?);???

刪除索引的語法：

[sql]?view plain?copy

DROP?INDEX?[indexName]?ON?mytable;??

（2）唯一索引

它與前面的普通索引類似，不同的就是：索引列的值必須唯一，但允許有空值。如果是組合索引，則列值的組合必須唯一。它有以下幾種創建方式：

◆創建索引

[sql]?view plain?copy

CREATE?UNIQUE?INDEX?indexName?ON?mytable(username(length))??

◆修改表結構

[sql]?view plain?copy

ALTER?mytable?ADD?UNIQUE?[indexName]?ON?(username(length))??

◆創建表的時候直接指定

[sql]?view plain?copy

CREATE?TABLE?mytable(?ID?INT?NOT?NULL,?username?VARCHAR(16)?NOT?NULL,??
UNIQUE?[indexName]?(username(length))?);??

（3）主鍵索引

它是一種特殊的唯一索引，不允許有空值。一般是在建表的時候同時創建主鍵索引：

[sql]?view plain?copy

CREATE?TABLE?mytable(?ID?INT?NOT?NULL,?username?VARCHAR(16)?NOT?NULL,??
PRIMARY?KEY(ID)?);???

當然也可以用 ALTER 命令。記住：一個表只能有一個主鍵。

（4）組合索引

為了形象地對比單列索引和組合索引，為表添加多個字段：

[sql]?view plain?copy

CREATE?TABLE?mytable(?ID?INT?NOT?NULL,?username?VARCHAR(16)?NOT?NULL,??
city?VARCHAR(50)?NOT?NULL,?age?INT?NOT?NULL?);??

為了進一步榨取MySQL的效率，就要考慮建立組合索引。就是將 name, city, age建到一個索引里：

[sql]?view plain?copy

ALTER?TABLE?mytable?ADD?INDEX?name_city_age?(name(10),city,age);??

建表時，usernname長度為 16，這里用
10。這是因為一般情況下名字的長度不會超過10，這樣會加速索引查詢速度，還會減少索引文件的大小，提高INSERT的更新速度。

如果分別在
usernname，city，age上建立單列索引，讓該表有3個單列索引，查詢時和上述的組合索引效率也會大不一樣，遠遠低于我們的組合索引。雖然此時有了三個索引，但MySQL只能用到其中的那個它認為似乎是最有效率的單列索引。

建立這樣的組合索引，其實是相當于分別建立了下面三組組合索引：

usernname,city,age usernname,city usernname 為什么沒有
city，age這樣的組合索引呢？這是因為MySQL組合索引“最左前綴”的結果。簡單的理解就是只從最左面的開始組合。并不是只要包含這三列的查詢都會用到該組合索引，下面的幾個SQL就會用到這個組合索引：

[sql]?view plain?copy