程序设计与数据结构
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确定记录在该 物理块中的成 员资格 的二进 制位串的位数
2019/6/5
山东大学管理学院 戚桂杰 姚云鸿
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• 查找操作
查找关键字为K的记录，先计算出H（K），取出这一 二进制位串的前i位（设为k〞），并找到序号为k〞的 存储桶目录项。根据此目录项的指针找到物理块B。
• 插入操作
为了插入关键字为K的记录，先其所在的物理 块，若该物理块中有空闲空间，我们就把新记 录存入，插入操作完成。如果B中没有空闲空 间，那么根据数字i的不同有两种可能：
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§ 5 索引顺序文件
一、ISAM
• 专为磁盘存取设计的文件组织方式，是一种静态索引结构。 • ISAM采用多级索引：主索引、柱面索引、磁道索引。
• 注意，分裂B可能解决不了问题，因为有可能块B中所有记 录将分配到由B分裂成的两个存储块的其中一块中。如果 这样，我们需要对仍太满的块用下一个更大的j值重复上述 操作。
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再插入关键字值为1000的记录
插入关键字为0000、 0111的记录
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§ 4 索引文件
• 索引文件的结构
索引区
文件名
查找
索引表 关键字 地址
记录1 记录2
…
…
记录N
①
块 块
…
块
②
数据区
稠密索引：每个数据记 录，在索引表里都有一 个索引项
• 二级索引、多级索引
稀疏索引：每一组 数据记录仅有一索
引项
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K＜Li时，执行high = i-1;
(3)查找失败，算法结束。
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§ 3 直接文件（散列文件）
直接文件：记录在介质上的位置是通过对记录的键施加变 换而获得相应地址。
一、桶散列 （静态散列） 基本思想：
把文件的记录通过散列函数H分别存储在许多存储桶中，每个存 储桶包含一个或多个物理块，一个存储桶中的物理块用指针连 接形成链表，每个物理块存放若干记录。如果一个桶溢出，即 它容纳不下所有属于它的记录，那么可以给该存储桶增加一个 溢出块链表以存放更多的记录。
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二、文件的逻辑结构
• 文件的逻辑结构是用户能观察到的，可加以处 理的数据集合。
• 文件的逻辑结构分两种形式：一种是流式文件，
另一种是记录式文件。
记录式文件是指若干逻辑记录
流式文件指文件内的数据
（按信息在逻辑上的独立含意划 不再组织成记录，只是连
分的一个信息单位）的集合。
续的字符序列。
• 记录冲区
逻辑记录
逻辑记录1 逻辑记录2 逻辑记录3
物理记录
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三、 文件的物理结构
构造文件物理结构的方法：计算法和指针法。
实现原理是设计映射算法，通过对 记录关键字的计算转换成对应的物 理块地址，从而找到所需记录。
– 如果j=i，那么我们必须先将i加1，使存储桶目录项
个数增加一倍，即2i+1。在新存储桶目录表中，序 号为k〞0和k〞1（分别用0和1扩展k〞）的项都指 向原k〞目录项指向的物理块。
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• 插入操作
– 如果j＜i（j的值可在每个物理块的“小凸块”中找 到），那么不必对存储桶目录表做任何变化。按下 面规则操作：
操作：以i=H(key) 为依据完成查找、插入、删除、更新等 操作。
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§ 3 直接文件（散列文件）
二、 可扩展散列（动态散列文件）
• 可散列文件的组织方式：散列函数H把关键字key转换成一个定长 的二进制位串k′（伪关键字），取k′前i位二进制数（设为k〞）作 为存储桶目录表中的目录项号，即表示目录表中第k〞个目录项， 目录项中的指针指向的物理块就是具有关键字key的记录所在的物 理块；存储桶目录项的个数为2i。
• （a）将物理块B分裂成两个存储块。
• （b）根据记录关键字的散列值的第j+1位，将B中的记录 分配到这两个存储块中，该位为0的记录继续保留在B中， 而该位为1的记录放入到新块中。
• （c）把j+1存储到两个存储块的“小凸块”中，以标明用 于确定成员资格的二进制位数。
• （d）调整存储桶目录项中指针，使原来指向块B的指针项 指向块B或新块，这由记录关键字的散列值的第j+1位决定。
Hi：第i个物理块内的记录的最大关键字
（2）反复执行下面操作，直到high＜low成立
((ba))读i =取第lowi个 物KKh 理KKl块l (，high获 l得ow)L i和Hi
(c)分下面三种情况执行
Li≤K≤Hi时，查找成功，第i个物理块即为所求;
K＞Hi时，执行low = i+1;
数据结构
第8章 文件
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本章内容
• 文件概述 • 顺序文件 • 直接文件 • 索引文件倒排文件
2019/6/5
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§ 1 文件概述
一、 文件的概念 • 域（Field）是数据的基本单位，又称为字段或数据项。
域通常用于描述数据对象的属性，不可分割的域含有 一个简单的值。 • 记录（Record）是一组相关域的集合，它可以看作是 应用程序的一个单元。根据设计的不同，记录可以是 固定长或可变长。如果记录中某些域的长度是可变的， 则该记录就是可变长度的记录。 • 文件（File）是由大量性质相同的记录组成的集合，它 被应用程序看作是一个实体。文件有一个惟一的名字， 可以被创建或删除。 • 数据库（Database）是一组相关的数据，它的本质特 征是数据单元间存在明确的关系，并且设计成可供许 多不同的应用程序使用。数据库自身是由一种或多种 不同类型的文件组成。
置专门指针，指明相应记 录的物理地址或表达各记 录之间的关联。
四、文件的操作
• 记录检索 • 记录插入 • 记录删除 • 记录更新 • 文件排序
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§ 2 顺序文件
• 分块块插值查找 算法：
（1）初始化 low = 1；high=N。
low:查找范围内的最小物理块号； high: 查找范围内的最大物理块号； Li：第i个物理块内的记录的最小关键字；
确定记录在该 物理块中的成 员资格 的二进 制位串的位数
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8
• 查找操作
查找关键字为K的记录，先计算出H（K），取出这一 二进制位串的前i位（设为k〞），并找到序号为k〞的 存储桶目录项。根据此目录项的指针找到物理块B。
• 插入操作
为了插入关键字为K的记录，先其所在的物理 块，若该物理块中有空闲空间，我们就把新记 录存入，插入操作完成。如果B中没有空闲空 间，那么根据数字i的不同有两种可能：
12
§ 5 索引顺序文件
一、ISAM
• 专为磁盘存取设计的文件组织方式，是一种静态索引结构。 • ISAM采用多级索引：主索引、柱面索引、磁道索引。
• 注意，分裂B可能解决不了问题，因为有可能块B中所有记 录将分配到由B分裂成的两个存储块的其中一块中。如果 这样，我们需要对仍太满的块用下一个更大的j值重复上述 操作。
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再插入关键字值为1000的记录
插入关键字为0000、 0111的记录
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§ 4 索引文件
• 索引文件的结构
索引区
文件名
查找
索引表 关键字 地址
记录1 记录2
…
…
记录N
①
块 块
…
块
②
数据区
稠密索引：每个数据记 录，在索引表里都有一 个索引项
• 二级索引、多级索引
稀疏索引：每一组 数据记录仅有一索
引项
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K＜Li时，执行high = i-1;
(3)查找失败，算法结束。
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§ 3 直接文件（散列文件）
直接文件：记录在介质上的位置是通过对记录的键施加变 换而获得相应地址。
一、桶散列 （静态散列） 基本思想：
把文件的记录通过散列函数H分别存储在许多存储桶中，每个存 储桶包含一个或多个物理块，一个存储桶中的物理块用指针连 接形成链表，每个物理块存放若干记录。如果一个桶溢出，即 它容纳不下所有属于它的记录，那么可以给该存储桶增加一个 溢出块链表以存放更多的记录。
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二、文件的逻辑结构
• 文件的逻辑结构是用户能观察到的，可加以处 理的数据集合。
• 文件的逻辑结构分两种形式：一种是流式文件，
另一种是记录式文件。
记录式文件是指若干逻辑记录
流式文件指文件内的数据
（按信息在逻辑上的独立含意划 不再组织成记录，只是连
分的一个信息单位）的集合。
续的字符序列。
• 记录冲区
逻辑记录
逻辑记录1 逻辑记录2 逻辑记录3
物理记录
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三、 文件的物理结构
构造文件物理结构的方法：计算法和指针法。
实现原理是设计映射算法，通过对 记录关键字的计算转换成对应的物 理块地址，从而找到所需记录。
– 如果j=i，那么我们必须先将i加1，使存储桶目录项
个数增加一倍，即2i+1。在新存储桶目录表中，序 号为k〞0和k〞1（分别用0和1扩展k〞）的项都指 向原k〞目录项指向的物理块。
2019/6/5
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• 插入操作
– 如果j＜i（j的值可在每个物理块的“小凸块”中找 到），那么不必对存储桶目录表做任何变化。按下 面规则操作：
操作：以i=H(key) 为依据完成查找、插入、删除、更新等 操作。
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§ 3 直接文件（散列文件）
二、 可扩展散列（动态散列文件）
• 可散列文件的组织方式：散列函数H把关键字key转换成一个定长 的二进制位串k′（伪关键字），取k′前i位二进制数（设为k〞）作 为存储桶目录表中的目录项号，即表示目录表中第k〞个目录项， 目录项中的指针指向的物理块就是具有关键字key的记录所在的物 理块；存储桶目录项的个数为2i。
• （a）将物理块B分裂成两个存储块。
• （b）根据记录关键字的散列值的第j+1位，将B中的记录 分配到这两个存储块中，该位为0的记录继续保留在B中， 而该位为1的记录放入到新块中。
• （c）把j+1存储到两个存储块的“小凸块”中，以标明用 于确定成员资格的二进制位数。
• （d）调整存储桶目录项中指针，使原来指向块B的指针项 指向块B或新块，这由记录关键字的散列值的第j+1位决定。
Hi：第i个物理块内的记录的最大关键字
（2）反复执行下面操作，直到high＜low成立
((ba))读i =取第lowi个 物KKh 理KKl块l (，high获 l得ow)L i和Hi
(c)分下面三种情况执行
Li≤K≤Hi时，查找成功，第i个物理块即为所求;
K＞Hi时，执行low = i+1;
数据结构
第8章 文件
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本章内容
• 文件概述 • 顺序文件 • 直接文件 • 索引文件倒排文件
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§ 1 文件概述
一、 文件的概念 • 域（Field）是数据的基本单位，又称为字段或数据项。
域通常用于描述数据对象的属性，不可分割的域含有 一个简单的值。 • 记录（Record）是一组相关域的集合，它可以看作是 应用程序的一个单元。根据设计的不同，记录可以是 固定长或可变长。如果记录中某些域的长度是可变的， 则该记录就是可变长度的记录。 • 文件（File）是由大量性质相同的记录组成的集合，它 被应用程序看作是一个实体。文件有一个惟一的名字， 可以被创建或删除。 • 数据库（Database）是一组相关的数据，它的本质特 征是数据单元间存在明确的关系，并且设计成可供许 多不同的应用程序使用。数据库自身是由一种或多种 不同类型的文件组成。
置专门指针，指明相应记 录的物理地址或表达各记 录之间的关联。
四、文件的操作
• 记录检索 • 记录插入 • 记录删除 • 记录更新 • 文件排序
2019/6/5
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5
§ 2 顺序文件
• 分块块插值查找 算法：
（1）初始化 low = 1；high=N。
low:查找范围内的最小物理块号； high: 查找范围内的最大物理块号； Li：第i个物理块内的记录的最小关键字；