الفهرسة في نظام إدارة قواعد البيانات: ما هي أنواع الفهارس مع الأمثلة

ما هي الفهرسة؟

الفهرسة هي تقنية بنية البيانات التي تسمح لك باسترداد السجلات بسرعة من ملف قاعدة البيانات. الفهرس عبارة عن جدول صغير يحتوي على عمودين فقط. يشتمل العمود الأول على نسخة من المفتاح الأساسي أو المفتاح المرشح للجدول. ويحتوي عمودها الثاني على مجموعة من مؤشرات للاحتفاظ بعنوان كتلة القرص حيث يتم تخزين قيمة المفتاح المحددة.

مؤشر -

  • يأخذ مفتاح البحث كمدخل
  • إرجاع مجموعة من السجلات المطابقة بكفاءة.

أنواع الفهرسة في نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS).

أنواع الفهرسة في نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS).
نوع الفهارس في قاعدة البيانات

يتم تعريف الفهرسة في قاعدة البيانات بناءً على سمات الفهرسة الخاصة بها. هناك نوعان رئيسيان من طرق الفهرسة هما:

  • الفهرسة الأولية
  • الفهرسة الثانوية

الفهرس الأساسي في نظم إدارة قواعد البيانات

الفهرس الأساسي هو ملف مرتب ذو حجم ثابت مع حقلين. الحقل الأول هو نفس المفتاح الأساسي والثاني، يشير إلى كتلة البيانات المحددة تلك. في الفهرس الأساسي، توجد دائمًا علاقة رأس برأس بين الإدخالات في جدول الفهرس.

تنقسم الفهرسة الأساسية في نظام إدارة قواعد البيانات أيضًا إلى نوعين.

  • مؤشر كثيف
  • مؤشر متفرق

مؤشر كثيف

في الفهرس الكثيف، يتم إنشاء سجل لكل مفتاح بحث يتم تقييمه في قاعدة البيانات. يساعدك هذا على البحث بشكل أسرع ولكنه يحتاج إلى مساحة أكبر لتخزين سجلات الفهرس. في هذه الفهرسة، تحتوي سجلات الطريقة على قيمة مفتاح البحث وتشير إلى السجل الحقيقي الموجود على القرص.

مؤشر كثيف

مؤشر متفرق

وهو عبارة عن سجل فهرس يظهر فقط لبعض القيم الموجودة في الملف. يساعدك الفهرس المتناثر على حل مشكلات الفهرسة الكثيفة في DBMS. في طريقة الفهرسة هذه، تقوم مجموعة من أعمدة الفهرس بتخزين نفس عنوان كتلة البيانات، وعندما يلزم استرجاع البيانات، سيتم جلب عنوان الكتلة.

ومع ذلك، يقوم الفهرس المتناثر بتخزين سجلات الفهرس لبعض قيم مفاتيح البحث فقط. فهو يحتاج إلى مساحة أقل، وتكاليف صيانة أقل للإدراج والحذف، ولكنه أبطأ مقارنة بالفهرس الكثيف لتحديد موقع السجلات.

فيما يلي مثال على فهرس قاعدة البيانات للفهرس المتناثر

مؤشر متفرق

الفهرس الثانوي في نظم إدارة قواعد البيانات

يمكن إنشاء الفهرس الثانوي في نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) من خلال حقل له قيمة فريدة لكل سجل، ويجب أن يكون مفتاحًا مرشحًا. يُعرف أيضًا باسم الفهرس غير التجميعي.

يتم استخدام تقنية فهرسة قاعدة البيانات ذات المستويين لتقليل حجم التعيين للمستوى الأول. بالنسبة للمستوى الأول، يتم اختيار مجموعة كبيرة من الأرقام لهذا السبب؛ يظل حجم التعيين صغيرًا دائمًا.

مثال الفهرس الثانوي

دعونا نفهم الفهرسة الثانوية مع مثال فهرس قاعدة البيانات:

في قاعدة بيانات الحساب البنكي، يتم تخزين البيانات بالتسلسل بواسطة acc_no؛ قد ترغب في العثور على جميع الحسابات في فرع معين من بنك ABC.

هنا، يمكنك الحصول على فهرس ثانوي في نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) لكل مفتاح بحث. سجل الفهرس هو نقطة سجل لحاوية تحتوي على مؤشرات لجميع السجلات ذات قيمة مفتاح البحث المحددة الخاصة بها.

مثال الفهرس الثانوي

مؤشر التجميع في نظم إدارة قواعد البيانات (DBMS).

في الفهرس المجمع، يتم تخزين السجلات نفسها في الفهرس وليس في المؤشرات. في بعض الأحيان يتم إنشاء الفهرس على أعمدة مفاتيح غير أساسية والتي قد لا تكون فريدة لكل سجل. في مثل هذه الحالة، يمكنك تجميع عمودين أو أكثر للحصول على القيم الفريدة وإنشاء فهرس يسمى الفهرس المجمع. يساعدك هذا أيضًا على التعرف على السجل بشكل أسرع.

على سبيل المثال:

لنفترض أن إحدى الشركات قامت بتعيين العديد من الموظفين في أقسام مختلفة. في هذه الحالة، يجب إنشاء فهرسة عنقودية في نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) لجميع الموظفين الذين ينتمون إلى نفس القسم.

ويعتبر في كتلة واحدة، وتشير نقاط الفهرس إلى المجموعة ككل. هنا، القسم _no هو مفتاح غير فريد.

ما هو الفهرس متعدد المستويات؟

الفهرسة متعددة المستويات في قاعدة البيانات يتم إنشاؤه عندما لا يتناسب الفهرس الأساسي مع الذاكرة. في هذا النوع من أساليب الفهرسة، يمكنك تقليل عدد مرات الوصول إلى القرص لاختصار أي سجل وحفظه على القرص كملف تسلسلي وإنشاء قاعدة متفرقة على هذا الملف.

مؤشر متعدد المستويات

مؤشر B-Tree

مؤشر B-tree هو هياكل البيانات المستخدمة على نطاق واسع للفهرسة المستندة إلى الشجرة في نظام إدارة قواعد البيانات. إنه تنسيق متعدد المستويات للفهرسة المستندة إلى الشجرة في تقنية نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) والذي يتميز بالتوازن أشجار البحث الثنائية. تشير جميع العقد الورقية للشجرة B إلى مؤشرات بيانات فعلية.

علاوة على ذلك، ترتبط جميع العقد الطرفية بقائمة ارتباطات، مما يسمح لشجرة B بدعم الوصول العشوائي والمتسلسل.

مؤشر B-Tree

  • يجب أن تحتوي العقد الرئيسية على ما بين 2 و4 قيم.
  • كل مسار من الجذر إلى الورقة يكون في الغالب متساويًا في الطول.
  • تحتوي العقد غير الورقية، باستثناء العقدة الجذرية، على ما بين 3 و5 عقد فرعية.
  • كل عقدة ليست جذرًا أو ورقة لها ما بين n/2] وn من الأطفال.

مزايا الفهرسة

الإيجابيات/ المزايا المهمة للفهرسة هي:

  • فهو يساعدك على تقليل العدد الإجمالي لعمليات الإدخال/الإخراج اللازمة لاسترداد تلك البيانات، لذلك لا تحتاج إلى الوصول إلى صف في قاعدة البيانات من بنية الفهرس.
  • يقدم بحثًا أسرع واسترجاع البيانات للمستخدمين.
  • تساعدك الفهرسة أيضًا على تقليل مساحة الجدول حيث لا تحتاج إلى الارتباط بصف في جدول، كما ليست هناك حاجة لتخزين ROWID في الفهرس. وبالتالي سوف تكون قادرة على تقليل مساحة الطاولة.
  • لا يمكنك فرز البيانات في العقد الرئيسية حيث أن قيمة المفتاح الأساسي تصنفها.

عيوب الفهرسة

العيوب/السلبيات الهامة للفهرسة هي:

  • لتنفيذ نظام إدارة قاعدة البيانات الفهرسة، تحتاج إلى مفتاح أساسي في الجدول بقيمة فريدة.
  • لا يمكنك إجراء أي فهارس أخرى في قاعدة البيانات على البيانات المفهرسة.
  • غير مسموح لك بتقسيم جدول منظم بالفهرس.
  • فهرسة SQL تقليل الأداء في استعلام INSERT وDELETE وUPDATE.

نبذة عامة

  • الفهرسة عبارة عن جدول صغير يتكون من عمودين.
  • هناك نوعان رئيسيان من طرق الفهرسة هما 1) الفهرسة الأولية 2) الفهرسة الثانوية.
  • الفهرس الأساسي هو ملف مرتب ذو حجم ثابت مع حقلين.
  • تنقسم الفهرسة الأولية أيضًا إلى نوعين 1) الفهرس الكثيف 2) الفهرس المتناثر.
  • في الفهرس الكثيف، يتم إنشاء سجل لكل مفتاح بحث يتم تقييمه في قاعدة البيانات.
  • تساعدك طريقة الفهرسة المتفرقة على حل مشكلات الفهرسة الكثيفة.
  • الفهرس الثانوي في نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) هو طريقة فهرسة يحدد مفتاح البحث الخاص بها ترتيبًا مختلفًا عن الترتيب التسلسلي للملف.
  • يتم تعريف فهرس التجميع كملف بيانات الطلب.
  • يتم إنشاء الفهرسة متعددة المستويات عندما لا يتناسب الفهرس الأساسي مع الذاكرة.
  • أكبر فائدة للفهرسة هي أنها تساعدك على تقليل العدد الإجمالي لعمليات الإدخال/الإخراج اللازمة لاسترداد تلك البيانات.
  • أكبر عيب في تنفيذ نظام إدارة قاعدة البيانات الفهرسة هو أنك تحتاج إلى مفتاح أساسي في الجدول بقيمة فريدة.