1、第9章 文件,当对象以文件形式存放于磁盘上的时候, 通常是按物理块存储的。,物理块也叫做页块。每个页块可存放几个对象。操作系统按页块对磁盘信息进行读写。 磁盘通常是指由若干片磁盘组成的磁盘组, 各个盘片安装在同一主轴上高速旋转。各个盘面上半径相同的磁道构成了柱面。各盘面设置一个读写磁头，它们装在同一动臂上，可以径向从一个柱面移到另一个柱面上。 为了访问某一页块, 先寻找柱面: 移动动臂使读写磁头移到指定柱面上: 寻查(seek)。再根据磁道号(盘面号)选择相应读写磁头, 等待指定页块转到读写磁头下: 等待(latency)。 在磁盘组上存取一个页块的时间：,tiotseektlatencytr
2、w,一. 索引文件1. 单关键字索引文件结构 文件具有相同性质的记录的集合。顺序文件具有顺序存储结构的文件：文件的物理记录和逻辑记录的顺序一致。索引文件具有索引存储结构的文件。索引文件结构： 主文件原有数据文件；索引表指示逻辑记录与物理地址关系的表。索引表中每一表项索引项。各索引项按各记录关键字有序排列。主文件记录关键字顺序排列索引顺序文件；否则索引非顺序文件。,例如： 主文件： 索引表：,上例为索引非顺序文件。若主文件中记录按照学号从小到大排列，则成为索引顺序文件。若索引表的索引项与主文件的各记录对应稠密索引；若索引项对应主文件的一组记录稀疏索引(非稠密索引)。查找记录的过程：读入索引表，查
3、找出关键字为k的记录的物理地址。读入相应的物理记录，找出关键字为k的记录。好处：减少访问外存的次数，提高查找速度。显见，查找时访问外存次数与索引表大小有关：当索引表1个物理记录，读入索引表访问外存1次。否则，读入索引表要访问外存多次。,若索引表很大，对索引表再建立索引查找表。 查找表的查找项索引表的一组索引项。 例如：,假设每个物理记录存放三个索引项。即查找索引需访问外存两次： 读入查找表，查到相应的查找项； 读入相应的索引块，查到需要的索引项。索引文件记录插入操作：对索引非顺序文件： 把记录写入主文件尾；(若最后一块满，需新分配一个物理块) 把插入记录相应的索引项插入到索引表中。对索引顺序文
4、件： 在主文件中查到插入位置，插入记录； 修改索引表(稀疏索引)，或插入相应的索引项到索引表中(稠密索引)。记录删除操作(逻辑删除)： 在文件中对删除记录加“删除”标记； 在索引表中删除相应记录的索引项(稀疏索引不做)。,(1) 多重表文件次关键字项经常需要对其查询的数据项(一项或多项)。次关键字每个记录的次关键字项的值。多重链表文件结构： 主文件为顺序文件； 对主关键字建立索引表主索引表； 主文件中对每个次关键字项设一指针域，用以链接相同关键字的记录(单链表)； 对每个次关键字分别建立索引表辅索引表。,例如： 主文件,适用：多关键字查询。 问题：记录插入、删除不方便。,(2) 倒排文件适用：
5、多关键字查询。与多重链表文件相同之处：主文件+主索引表+辅索引表。与多重链表文件不同之处：辅索引表结构不同。物理地址序列相同次关键字的记录的物理地址的顺序排列。 辅助索引表倒排表。,例如，对上例主文件建立的“班级” 倒排表和“平均分”倒排表如下:优点： 处理多关键字查询时，通过集合运算直接查取记录。 如：查W01班8090分的学生，只要做 : W018089=120，260根据运算结果可直接查找相应记录 120，260。 缺点：倒排表中的各索引项长度不同，文件管理维护困难。,四. 散列文件散列文件直接存取文件，用散列方法组织的文件。散列文件的组织方法与散列表不同之处是： 根据散列函数计算的结果
6、是“存储块”号，一个存储块m个文件记录，可以把m个文件记录存于同一存储块(不是冲突)； 当有m+1个同义词记录时发生存储块“溢出”，“冲突”。处理“溢出”(解决冲突)主要采用链地址方法。常用“按桶散列法和可扩充散列法”。,1. 按桶散列法桶存储单位，可存放m个文件记录信息。按桶散列方法存放文件步骤： 根据文件记录数n确定需要的桶数(桶容量为m)t一般取tn/m 选取一种散列函数，使文件记录的散列地址尽可能均匀分布在0 t-1之间; 以每个记录的散列地址为桶号，把记录存入相对的桶中基桶。若桶已满须做溢出处理(冲突处理方法)：分配一个与基桶同样大小的桶溢出桶，链接到基桶； m个的同义词存入溢出桶；
7、再溢出，依次类推。例如，对于关键字元素：77,53,25,18,75,54,90,46,67,42,11,65,27,02,假设桶容量=3，取桶数t=5，散列函数为i=mod(k,t)则按桶散列得到的存储结果为：(目录表是具有t个分量的向量，存放t个基桶的指针),查找记录步骤： 计算桶号 i=H(k)； 根据目录表第i项指针，读入基桶中信息； 顺序查找基桶，若找到关键字k的记录，查找成功，若没找到且基桶未满或指针为空，则查找失败。否则，读第一个溢出桶做查找，依次类推，直到成功或失败,目录表,基桶,溢出桶,空指针,删除文件记录： 找到欲删除记录所在的桶，并读入信息； 把欲删除记录与桶中最后一个记
8、录交换位置并删除（使空闲单元在桶的最后）。,2. 可扩充散列法可扩充散列文件按桶散列文件的改进。可扩充散列文件结构：一个目录表+一组存储页面(相当于桶)。目录项用二进制位从0开始依次编号，编号位数d目录深度(2d个目录项)。每个目录项一个页面。前d(0d d)位编号相同的目录项同一页面；d页面局部深度。,例如，记录写入： k H(k) 二进制位串k伪关键字 取k的前d位(d是目录深度)为目录项号，找出对应的页面。若该页面未满，则把记录插入到该页面若待插入的页面已满，则要进行页面分裂。, 若dd，直接进行页面分裂：开辟缓冲区B1，B2读入满页面P的记录 缓冲区B1；检查k的d+1位：d+1位为0
9、保留在B1中 否则 B2中B1 P页， B2 新申请的P页。页面局部深度+1。若d=d，则要先把目录扩大一倍(目录深度增加1)，再进行页面分裂。 例如，(a) 00页满，且做插入 (b) 00页分裂为 00页、 01页,局部深度2,新页面局部深度2,页分裂, 例如：(c) 00页满，且做插入(b) 目录扩充，指向页面指针2,局部深度2,局部深度2,局部深度2,局部深度2,局部深度2,记录查找： 计算H(k) k 取k的前d位（目录深度）为目录项号，读入所指页面，并作顺序查找。只要访问一次外存。 记录删除： 先做查找； 再做删除； 必要的话，可做页合并及目录收缩以节省空间。适合:文件记录变化大的情况。散列文件的特点：文件结构简单，按关键字直接存取直接存取文件。,
