2. 文件的逻辑结构

逻辑结构:文件内部的数据应该如何组织起来

1. 无结构文件

文件内部的数据就是一系列二进制流或字符流组成,又称流式文件

2. 有结构文件

由一组相似的记录组成,又称记录式文件。每条记录又有若干个数据项组成。如:数据库表文件。一般来说,每条记录有一个数据项可作为关键字(作为识别不同记录的 ID)

根据每条记录是否等长,又可分为定长记录可变长记录

有结构文件的逻辑结构可分为三种,顺序文件、索引文件、索引顺序文件

3. 逻辑结构

3.1 顺序文件

文件中的记录一个接一个地顺序排列(逻辑上),记录可以是定长的或可变长的。各个记录在物理上可以顺序存储链式存储

  • 顺序存储:逻辑上相邻,物理上也相邻

  • 链式存储:逻辑上相邻,物理上不相邻

顺序文件的结构:

  • 串结构:记录之间的顺序与关键字无关(通常按照记录存入的时间决定记录的顺序)

  • 顺序结构:记录之间的顺序按关键字顺序排列

顺序文件可与数据结构中的线性表类比

  • 对于链式存储:无论是定长还是可变长记录,都无法实现随机存取,每次只能从第一个记录开始依次从前往后查找

  • 对于顺序存储:

    • 定长:可实现随机存取。记录长度为 L,则第 i 个记录存放的相对位置是 i * L

    • 变长:无法实现随机存取。每次只能从头往后开始依次查找

3.2 索引文件

索引文件主要就是解决可变长记录无法随机存取的问题

思路:为每一个文件建立一个索引表【索引号、长度 m、指针 ptr】,其中指针指向文件中的每个记录项的起始位置,长度为每个记录项的长度。索引表中的每个索引项的长度都是相等的,所以可以通过索引号来随机访问某一个记录项

3.3 索引顺序文件

索引文件存在的问题:如果文件中的记录项比较多,且每个记录项都比较小(只有 8B),这样就会导致索引表很大,且每个索引表占 32 个字节,那么索引表都要比文件内容本身大 4 倍,这样对存储空间的利用率就太低了

索引顺序文件思想:为每一组记录设置一个索引,每一组内的记录依然采用顺序文件

性能分析

若一个顺序文件有 10000 个记录,采用索引顺序文件,分为 100 组,每组 100 个记录

  • 索引文件:采用二分查找,平均需要找 5000 次

  • 索引顺序文件:先找出组别,平均 50 次,再找出具体某一项平均 50 次,一共 100 次

可以很直观的看出,索引顺序文件性能的提升

3.4 多级索引文件

当我们采用多级索引时(假设是二级索引),我们把上述数据首先分为 100 组,每一组再分 100 组,其中每组 100 个记录,那么需要查找 50 + 50 + 50 = 150 次

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