数据结构——文件分析

10.2.1 顺序文件存储结构
顺序文件在存储介质中可以有两种不同的存储结构：连续结构 和链式结构。
连续结构是指逻辑上相邻的记录其存储位置是相邻的;
连续顺序文件 链式结构是指物理记录之间的次序由指针链来表示。
链接顺序文件
10.2.2 基于磁带/磁盘的顺序存储
1、基于顺序存储器的顺序文件 存储在顺序存储器（如磁带）上的文件，只能是顺序文件，这种文件只能 进行“顺序存取”和“成批处理”。 磁带是一种典型的顺序存储设备。 磁带适合于存放文件数据量大、文件中的记录平时变化少、只作批量修改 的情况。 存储在磁带上的顺序文件只能采用顺序查找法，即顺序扫描文件，按记录 的主关键字逐个查找。 优点：连续存取时速度快，例如，如果文件中的第i个记录刚被存取过， 而下一个要存取的记录就是第i+1个记录，则此次存取将会很快完成。批 处理效率高，节省存储空间。 缺点：实时性差，特别是更新操作要复制整个文件，所以一般不做随机处 理，如删除记录时只做标记处理。
学号 101 102 … 姓名 张宏 李焯 … 性别 男 男 … 籍贯 湖南 广东 … 出生年月 1990.12 1991.5 … 住址 长沙 广州 …
按只有主关键字还是同时具有主关键字和次关键字而分为单关键
字文件或多关键字文件：
●单关键字文件：记录中只有一个惟一标识记录的主关键字。 ●多关键字文件：记录中除了含有一个主关键字外还含有若干个次
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3、文件基本操作
（1）文件检索2
按操作的处理方式，可分为实时与批量处理两种不同的方式: 实时处理：响应时间要求严格，要求在接受询问后几秒种内完成检索和
更新。
批量处理：响应时间要求宽松一些，不同的文件系统有不同的要求。 例如一个银行的账户系统，需要满足实时检索要求， 也可进行批量更新，即可以将一天的存款和提款记录在一个 事务文件上，在一天的营业之后再进行批量处理。
10.2.2 基于磁带/磁盘的顺序存储2
2、基于直接存储器的顺序文件
顺序文件也可以存放在直接存取设备上，磁盘就是一个直接存 取的存储设备。
存放于磁盘上的文件，既可以是顺序文件，也可以是索引结构
文件的应用背景，数据结构范畴的文件概念。
基于检索的文件的基本形式与特点。
常用的文件方式和关键技术实现要点。
10.1.1 文件
文件（file） 文件是性质相同、逻辑上相关的数据记录集合。
按数据记录的长度是否确定而分为定长文件和不定长文件：
●定长文件：文件中所有记录含有的数据项个数相同。
3、文件基本操作
（1）文件检索 文件检索就是在文件中查找满足给定条件的数据记录，实现途径可以是按 照记录进入外存的时间顺序（逻辑序号）查找，也可以是按照记录的关键字 大小查找。 ① 顺序检索 通过逐次读取所有序号小于i的记录，定位所需要的第i号记录。 ② 直接检索 不通过逐次读取所有序号小于i的记录而直接定位第i号记录。直 接检索也称为随机检索。 ③ 按关键字检索 定位关键字与给定关键字相同或相关的数据记录。 ● 简单检索：询问单个关键字等于给定值的记录。 ● 范围检索：询问单个关键字属于某个范围内的所有记录。 ● 函数检索：规定单个关键字的某个函数，询问该函数的某个值。 ● 布尔检索：以上三种询问用布尔运算(与、或、非)组合起来的询问。例如查 询某成绩表中，查找表中(数学成绩>90)and（性别=“女”)的记录。
3、文件基本操作2
（2）文件更新
数据库文件的维护操作可以分为文件更新、故障恢复、安全性保护 和完整性约束等基本情形。
文件更新操作类型：
● 插入记录 在给定文件中插入给定的数据记录。此时是针对整条数据记 录的操作。 ● 删除记录 在给定文件中删除其中一条或多条记录，此时也是针对整条 记录的操作。 ● 修改记录 在给定文件中修改其中一条记录的某个或多个数据项，此时 是针对记录中部分数据项的操作。
关键字。
1、文件逻辑结构
作为存储在外存中的数据，文件是具有相同性质的记录集合，
其逻辑结构应当为集合。但在实际操作过程中，文件中各个记 录至少都是“顺次”进入计算机的，即其至少具有“工作”顺
序，在这种意义下，通常将文件看作一种线性表，或者说，文
件就是外存中的线性表。 注意区分文件中记录的“顺序”（sequential）概念和文件记
件读取一个字节或将一个字节写到文件当中。 ② 数据库文件 各项记录之间具有严格的逻辑结构（例如基本的线 性表结构、关系文件和面向对象文件结构等），同时每个记录也 有相应结构，即数据库记录由若干数据项构成。
数据库文件：
例：下图是一个学生学籍文件，每个学生情况形成一个记录。每个
记录由学号、姓名、性别、籍贯、出生年月和住址6个数据项组成。 定义“学号”是主关键字，“姓名”、“性别”等是次关键字。
●不定长文件：文件中记录含有的数据项个数不等。
按文件实际用途可以分为操作系统文件和数据库文件：
① 操作系统文件 无严格意义下的数据结构，只是作为记录的集合
，主要表现为一维无结构连续字符序列，记录之间既没有结构的 解释也没有特性的解释；相应文件操作只有“整体”操作即打开
或关闭文件、删除文件或复制文件等；以及“字节”操作即从文
录的“有序”（order）概念。
2、文件存储结构
存储结构是文件在物理存储介质（磁盘或磁带）上的组织方式，它决定了 文件信息在存储设备上的存储位置。 ① 顺序文件 顺序文件在逻辑上是将数据记录间的顺序作为相应线性表中元素 的“次序”关系，在存储上，这种顺序关系与物理存储顺序一致。 ② 索引文件 在存储的文件之外，建立一个相对于主文件用于描述文件逻辑 记录与物理存储记录之间的一一关系（即文件的第i号记录对应存储的物理 地址）的索引表，此时，主文件和其索引表构成的二元组就称为索引文件。 ③ 散列文件 散列文件也称为哈希（hash）文件或者直接存取文件，其特点是 使用散列存储方式组织文件。 ④ 链式文件 链式文件中的连结点一般都比较大，同时也不定长。在文件存储 方式中，链式文件通常都是结合索引文件一起使用，例如多关键字文件等。