CN101256579A - 一种数据库范围查询数据组织的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种数据库范围查询数据组织的方法，其用于一通讯***的数据管理，并包括以下步骤：首先根据索引关键字建立B树索引；然后，对所述B树索引以所述索引关键字建立hash索引；再次，结合所述B树索引和hash索引对数据库进行管理。采用本发明的上述方法，既可以在单位时间内完成单一查询，也可以在单位时间内完成范围查询。相对于现有技术中只采用B树索引的查找方式，从原B树索引的logn+m减少了logn－2次操作，这在频繁的查询操作中是非常有益的，并且在数据量较大的数据库***中本发明的方法也具有明显的效果。
Description
技术领域
本发明涉及现代内存数据库查询技术，具体涉及一种数据库范围查询数据组织的方法。
背景技术
无线通讯技术的发展对数据管理提出了越来越高的要求，特别是在***通讯***中对数据查询速度的更是提出了更高的要求，传统的范围查询一般采用B树的方式对某些列建立索引以辅助查询，找到查询的最小值，找到查询的最大值就可以用常数时间遍历需要的数据。但是对于最大值和最小值的查询却是对数时间复杂度。数据库中另一种O(1)时间复杂度的索引方案是采用hash方法建立索引，但是该方法却不能实现范围查询的目的。
目前对于实时***，特别是未来的基站***，其数据量比较大，传统的范围查询方案逐渐地不能满足其要求。比如，现在常用的各种数据库的范围查询所采用的B树索引，其在查小范围记录的时候查询效率比较低，无法满足大数据量查询的需求。所以就需要提供一种更高效地查询方法。
发明内容
本发明的目的在于提出一种数据库范围查询数据组织的方法，其属于一种新的索引组织方案，该方案既能很好地适应单一记录查询，也能更有效地实现范围查询，并且这两种查询在效率上没有任何区别。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的方法用于一通讯***的数据管理，并包括以下步骤进行：
A、根据索引关键字建立B树索引；
B、对所述B树索引以所述索引关键字建立hash索引；
C、结合所述B树索引和hash索引对数据库进行管理。
其中，在hash索引中，每个hash索引项记录有：所述索引关键字，以及所述索引关键字对应的B树节点地址。
其中，所述步骤C采用如下过程在数据库范围内进行单记录查询：
C11、根据预查询记录的索引关键字，在所述hash索引处查找与预查询记录相对应的hash索引项；
C12、从查找到的hash索引项中读取对应的B树节点地址；
C13、根据读取的B树节点地址，在所述B树索引处查找与预查询记录相对应于的B树索引项。
其中，所述步骤C采用如下过程在数据库范围内进行范围查询：
C21、根据所述单记录查询的过程，查找预查询范围的最大记录和最小记录对应的B树索引项；
C22、从所述最小记录的B树索引项对应的B树节点地址开始，根据B树索引一直顺序查找，直到找到所述最大记录的B树索引项对应的B树节点地址，在所述最小记录对应的B树节点地址和所述最大记录对应的B树节点地址之间的数据，就是预查询范围内的数据。
其中，所述步骤C采用如下过程在数据库范围内进行记录***：
C31、根据预***记录的索引关键字，将该记录***到所述B树索引中；
C32、对所述预***记录的索引关键字进行hash算法计算，并根据计算结果，在hash索引中***该记录对应的hash索引项。
其中，所述步骤C采用如下过程在数据库范围内进行记录删除：
C41、根据预删除记录的索引关键字，查找该记录对应的hash索引项；
C42、读取所述hash索引项中记录的B树节点地址，并删除该hash索引项；
C43、根据读取的B树节点地址，在B树索引中查找并删除对应的B树索引项。
其中，所述范围查询过程中，所述步骤C21与步骤C22之间还包括以下步骤：若预查询范围的最大记录和最小记录对应的B树索引项查询不命中，则采用在所述B树索引中***虚拟节点的方式，构造所述最大记录和最小记录对应的B树索引项。其中，根据所述B树索引中***的虚拟节点，在所述hash索引中***对应的hash节点。
其中，所述***虚拟节点的方式采用如下过程：根据预查询记录的索引关键字，在B树索引处查找大于预查询记录的第一B树索引项和小于预查询记录的第二B树索引项，并在所述第一B树索引项和第二B树索引项之间***一虚拟B树节点，该B树节点对应的B树索引项就是与预查询记录相对应的B树索引项。其中，当在所述B树索引处***一虚拟B树节点后，对该B树节点对应的索引关键字进行hash计算，并在所述hash索引中***该B树节点对应的hash索引项。
采用本发明的上述方法，既可以在单位时间内完成单一查询，也可以在单位时间内完成范围查询。相对于现有技术中只采用B树索引的查找方式，从原B树索引的logn+m减少了lon-2次操作，这在频繁的查询操作中是非常有益的，并且在数据量较大的数据库***中本发明的方法也具有明显的效果。
附图说明
图1为本发明索引组织的方案图。
具体实施方式
以下结合附图详细描述本发明的技术方案。
如图1所示，本发明在原有只采用B树索引的基础上，结合了hash索引方案，对数据库进行管理，使本发明同时结合了B树和hash索引两者的优点。本发明的方法用于一通讯***的数据管理，并包括以下步骤：
首先，根据原记录的索引关键字建立；
然后，对该B树索引以索引关键字建立hash索引，也就是通过对B树索引区的索引关键字进行hash计算，并根据计算结果建立hash索引区域。为了减少空间浪费，索引关键字只存在于hash索引处，B树索引只具有B树的其他非索引关键字字段，那么为了建立其两者的对应关系，如图1所示，在hash索引中，每个hash索引项记录有：索引关键字(Key1，Key2，...，KeyN-1，KeyN)，以及该索引关键字分别对应的B树节点地址(BindexAddr1，BindexAddr2，...，BindexAddrN-1，BindexAddrN)。
其次，结合所述B树索引和hash索引对数据库进行管理，此管理内容包括以下几个方面：
(1)记录***操作，其主要过程如下：
当一条记录***时，首先根据预***记录的索引关键字，将该记录号及相应的B树节点数据***到B树索引中；然后，对预***记录的索引关键字进行hash计算，并根据计算结果，在hash索引中***该记录对应的hash索引项，该hash索引项记录有：索引关键字，以及该索引关键字对应的B树节点地址。
(2)记录删除操作，其主要过程如下：
当一条记录删除时，首先根据预删除记录的索引关键字，查找该记录对应的hash索引项；然后读取hash索引项中记录的B树节点地址，并删除该hash索引项；最后根据读取的B树节点地址，在B树索引中查找并删除对应的B树索引项。
(3)单记录查询操作，其主要过程如下：
单记录查询时，首先根据预查询记录的索引关键字，在hash索引处查找与预查询记录相对应的hash索引项，从该hash索引项中读取对应的B树节点地址，然后根据读取的B树节点地址，在B树索引处查找与预查询记录相对应于的B树索引项，这一过程大概为2单位时间。
(4)范围查询操作，其主要过程如下：
在进行范围查询时，首先根据上述单记录查询的过程，查找预查询范围的最大记录和最小记录对应的B树索引项；然后，从最小记录的B树索引项对应的B树节点地址开始，根据B树索引一直顺序查找，直到找到最大记录的B树索引项对应的B树节点地址，那么，在最小记录对应的B树节点地址和最大记录对应的B树节点地址之间的m个数据，就是预查询范围内的数据，这个过程的总时间是2+m个单位时间。
上述范围查询时，不一定会命中，比如预查询范围的最大记录和最小记录恰不在数据库的B树索引中，那么就存在预查询范围的最大记录和最小记录对应的B树索引项查询不命中的情况。对于这种情况，本发明采用在B树索引中***虚拟节点的方式，构造最大记录和最小记录对应的B树索引项，从而完成范围查找的操作，当范围查询结束后，删除虚拟节点。这样即完成了范围查找，而且也不影响B树索引的准确性。当B树索引中***的虚拟节点，同时在hash索引中***对应的hash节点；当删除构造的虚拟节点时，也应删除对应的hash节点，从而实时保持B树索引和hash索引的一致性。
上述关于范围查询中如何***虚拟节点，本发明提出了这样一种方式：首先根据预查询记录的索引关键字，在B树索引处查找大于预查询记录的第一B树索引项和小于预查询记录的第二B树索引项，并在所述第一B树索引项和第二B树索引项之间***一虚拟B树节点，该B树节点对应的B树索引项就是与预查询记录相对应的B树索引项。当在B树索引处***一虚拟B树节点后，对该B树节点对应的索引关键字进行hash计算，并在hash索引中***该B树节点对应的hash索引项。根据这一思想，在进行范围查询时，如果出现查询不命中的时候，可以先依据上述方法在B树索引中***预查询范围的最大记录和最小记录对应的B树节点，然后再沿着B树的节点依次找下去。例如，如图1所示，B树索引区域中叶子节点Leaf1中记录数据“1”，Leaf2中记录数据“3”，...，LeafN-1中记录数据“6”，LeafN中记录数据“8”，当预查询范围为“2”至“7”时，如果直接在B树索引中直接查找“2”和“7”都会不命中，因为B树中不存在这两值，所以通过***虚拟节点的方式，先查找大于“2”和小于“2”的B树节点，即Leaf1和Leaf2，然后在Leaf1和Leaf2之间***一个虚拟的节点记录“2”这个值，同理，在LeafN-1和LeafN之间***一个虚拟的节点记录“7”这个值，这样就可以方便范围查找了。当这次范围查找完成后，删除***的虚拟节点。
上述各具体步骤的举例说明较为具体，并不能因此而认为是对本发明的专利保护范围的限制，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1、一种数据库范围查询数据组织的方法，其用于一通讯***的数据管理，并包括以下步骤：
A、根据索引关键字建立B树索引；
B、对所述B树索引以所述索引关键字建立hash索引；
C、结合所述B树索引和hash索引对数据库进行管理。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在hash索引中，每个hash索引项记录有：所述索引关键字，以及所述索引关键字对应的B树节点地址。
3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤C采用如下过程在数据库范围内进行单记录查询：
C11、根据预查询记录的索引关键字，在所述hash索引处查找与预查询记录相对应的hash索引项；
C12、从查找到的hash索引项中读取对应的B树节点地址；
C13、根据读取的B树节点地址，在所述B树索引处查找与预查询记录相对应于的B树索引项。
4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤C采用如下过程在数据库范围内进行范围查询：
C21、根据所述单记录查询的过程，查找预查询范围的最大记录和最小记录对应的B树索引项；
C22、从所述最小记录的B树索引项对应的B树节点地址开始，根据B树索引一直顺序查找，直到找到所述最大记录的B树索引项对应的B树节点地址，在所述最小记录对应的B树节点地址和所述最大记录对应的B树节点地址之间的数据，就是预查询范围内的数据。
5、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤C采用如下过程在数据库范围内进行记录***：
C31、根据预***记录的索引关键字，将该记录***到所述B树索引中；
C32、对所述预***记录的索引关键字进行hash算法计算，并根据计算结果，在hash索引中***该记录对应的hash索引项。
6、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤C采用如下过程在数据库范围内进行记录删除：
C41、根据预删除记录的索引关键字，查找该记录对应的hash索引项；
C42、读取所述hash索引项中记录的B树节点地址，并删除该hash索引项；
C43、根据读取的B树节点地址，在B树索引中查找并删除对应的B树索引项。
7、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述范围查询过程中，所述步骤C21与步骤C22之间还包括以下步骤：
若预查询范围的最大记录和最小记录对应的B树索引项查询不命中，则采用在所述B树索引中***虚拟节点的方式，构造所述最大记录和最小记录对应的B树索引项。
8、根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述B树索引中***的虚拟节点，在所述hash索引中***对应的hash节点。
9、根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述***虚拟节点的方式采用如下过程：
根据预查询记录的索引关键字，在B树索引处查找大于预查询记录的第一B树索引项和小于预查询记录的第二B树索引项，并在所述第一B树索引项和第二B树索引项之间***一虚拟B树节点，该B树节点对应的B树索引项就是与预查询记录相对应的B树索引项。
10、根据权利要求9所述的方法，其特征在于，当在所述B树索引处***一虚拟B树节点后，对该B树节点对应的索引关键字进行hash计算，并在所述hash索引中***该B树节点对应的hash索引项。
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