MySQL 选择 B+ 树作为索引结构,而不是 B 树或红黑树,主要原因如下:
1. 磁盘 I/O 优化
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B+ 树:节点存储更多键值,树的高度较低,减少了磁盘 I/O 次数,适合处理大规模数据。
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B 树:虽然也能减少磁盘 I/O,但每个节点存储数据,导致节点能容纳的键值较少,树的高度相对较高。
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红黑树:树的高度较高,磁盘 I/O 次数多,不适合大规模数据存储。
2. 范围查询效率
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B+ 树:叶子节点通过指针连接,范围查询时只需遍历叶子节点,效率高。
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B 树:数据分布在各层节点,范围查询需要多次访问不同节点,效率较低。
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红黑树:范围查询效率也不如 B+ 树。
3. 顺序访问性能
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B+ 树:叶子节点形成有序链表,适合顺序访问(如全表扫描)。
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B 树:顺序访问需要跨层遍历,效率较低。
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红黑树:顺序访问效率同样不如 B+ 树。
4. 节点利用率
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B+ 树:内部节点只存键值,能容纳更多键值,节点利用率高。
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B 树:节点存储数据,键值较少,节点利用率较低。
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红黑树:每个节点存储的数据较少,利用率最低。
5. 插入和删除效率
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B+ 树:插入和删除操作主要集中在叶子节点,效率较高。
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B 树:插入和删除可能涉及内部节点,操作更复杂。
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红黑树:虽然插入和删除效率较高,但树的高度较高,磁盘 I/O 次数多。
总结
B+ 树在磁盘 I/O、范围查询、顺序访问和节点利用率等方面表现更优,特别适合数据库索引的需求。而 B 树和红黑树在这些方面不如 B+ 树,因此 MySQL 选择 B+ 树作为索引结构。