《数据库原理及应用课件：第8章 索引》深入解析
索引是数据库管理系统中的重要组成部分，它的作用类似于书籍的目录，能够快速帮助我们定位到所需的数据，提高查询效率。本章主要探讨了索引的基本概念、存储结构以及不同类型。
8.1 索引基本概念
索引允许我们在不扫描整个表的情况下找到所需的数据，可以为单个列或者一组列创建。通常，索引采用B树（Balanced Tree）结构，确保高效的数据查找。索引项按照数据页（如SQL Server中的8KB）存储，所有索引构成一个整体。
8.2 索引存储结构及类型
B-树结构是索引存储的基础，索引页包含索引项和指向下一层的指针，数据页则用于存储实际数据。根据对物理数据的影响，索引可分为两类：
1. 聚集索引（Clustered Index）：数据页和索引页是同一层级的，最底层的叶节点不仅存储索引项，还直接包含数据。聚集索引决定了数据在磁盘上的物理顺序，一个表只能有一个聚集索引。当在某列上创建聚集索引时，数据会按索引项的顺序重新排列。
2. 非聚集索引（Non-clustered Index）：数据和索引分开存储，索引页不包含实际数据，而是存储行定位器，指向数据的实际位置。非聚集索引不改变数据的物理顺序，可以有多个。
此外，还有其他类型的索引，如：
- 唯一索引：索引项必须是唯一的，不允许重复。
- 包含列索引：索引不仅包含索引键，还可以包含额外的列，提高查询效率。
- 筛选索引：只对满足特定条件的行创建索引，节省空间。
8.2.1 B-树结构
B-树是一种自平衡的搜索树，每个节点可以有多个子节点，确保查找、插入和删除操作的平均时间复杂度为O(log n)。根节点位于顶部，叶节点在底部，中间节点包含指向其子节点的指针。
8.2.2 聚集索引与非聚集索引的区别
聚集索引的查找过程是自下而上的，叶节点是数据页，数据按索引顺序物理存储。而非聚集索引的查找涉及两个步骤：先通过索引页找到行定位器，然后根据定位器找到实际数据。
创建聚集索引的SQL语句示例：
```sql
CREATE CLUSTERED INDEX 索引名字 ON 基本表或视图名 (列名 [ASC | DESC] [,...n])
```
9. 非聚集索引的存储结构示例
非聚集索引的叶节点不包含数据，而是包含行定位器，指示数据在表中的位置。这意味着数据可能分布在多个位置，查找时需要两次查找，一次是索引，一次是数据。
总结，索引在数据库系统中起着至关重要的作用，正确选择和设计索引策略能够显著提升查询性能。在设计索引时，应考虑数据的更新频率、列的长度、查询模式等因素，以实现最佳的性能与存储效率平衡。
