数据库系统-数据库查询实现算法

news2024/9/21 15:54:12

文章目录

一、一趟扫描算法
- 1.1 算法概述
- 1.2 算法逻辑&物理实现
- - 1.2.1 逻辑层面
  - 1.2.2 物理层面
  - - 1.2.2.1 P1
    - 1.2.2.2 P2
    - 1.2.2.3 P3
    - 1.2.2.4 P4
- 1.3 迭代器构造查询实现算法
- 1.4 关系操作的一趟扫描算法
- 1.4 基于索引的查询实现算法
二、两趟扫描算法
- 2.1 两趟算法基本思想
- 2.2 多路归并排序算法
- 2.3 排序的两趟扫描算法
- 2.4 散列的两趟扫描算法

一、一趟扫描算法

1.1 算法概述

在这里插入图片描述
优化一些操作：把过滤操作推导关联前执行

1.2 算法逻辑&物理实现

连接操作的实现算法

1.2.1 逻辑层面

在这里插入图片描述
物理层面要比逻辑层面复杂的多

1.2.2 物理层面

在这里插入图片描述
关系是存储在磁盘上的，首先要进行磁盘IO装载进内存

1.2.2.1 P1

在这里插入图片描述

先读R表的磁盘块循环i
循环j 读取S的磁盘块
R的第一块，和j的每一块对比

1.2.2.2 P2

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内存中存的下R + S的全部磁盘块
1.都加载到内存中R S
2.R S循环对比

1.2.2.3 P3

在这里插入图片描述
内存中存的下R 的全部磁盘块
S一次一块

1.2.2.4 P4

S >= M，R >= M
如何充分利用内存？

每次读取子集合有S的M-2块数据
读取1块R
生成1块临时RxS的数据

1.3 迭代器构造查询实现算法

扫描一次数据，全部的关系操作都执行完
在这里插入图片描述

多个操作合并
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

1.4 关系操作的一趟扫描算法

内存中把全部数据都能装进来
聚簇关系 : 关系中的元祖集中存放(一个块是一个关系中的元祖)

TableScan® --表空间扫描算法，扫描结果未排序B®
SortTableScan® --扫描结果排序
IndexScan® --索引扫描算法
SortIndexScan® --扫描结果排序

非聚簇关系：关系中的元祖不一定集中存放(一个块中不一定是一个元祖的)

扫描结果不排序
排序

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1.4 基于索引的查询实现算法

在这里插入图片描述

DBMS会根据以下因素来选择使用哪种join物理实现方式：

1. 表大小：如果一个表很小，那么使用嵌套循环（nested loop）join可能比使用其他join方式更快。如果一个表很大，那么使用hash join或sort-merge join等方式更有效率。

2. JOIN条件：如果JOIN条件中包含的参与连接的键是唯一的，那么使用物理实现方式可能是嵌套循环join。如果参与连接的键不是唯一的，那么使用sort-merge join或hash join等方式更合适。

3. 查询复杂度：如果查询复杂度高，那么执行cost-based的优化可能是更合理的方式。例如，优化器可以评估所有可能的join方式，然后选择成本最小的方式。

4. 可用资源：有时候DBMS在可用资源比较有限的情况下（例如内存），无法使用某些join方式。在这种情况下，DBMS必须根据可用资源的限制选择适当的join方式。

5. 磁盘I/O：某些join方式可能会涉及大量的磁盘读写，而其他方式则可能会更少。在考虑使用哪种join方式时，必须考虑磁盘I/O的使用情况。

综上所述，DBMS会根据表大小、JOIN条件、查询复杂度、可用资源和磁盘I/O等因素来选择使用哪种join物理实现方式，以达到最优的性能。