数据库的最简单实现

　　B树是对二叉查找树的改进。它的设计思想是，将相关数据尽量集中在一起，以便一次读取多个数据，减少硬盘操作次数。

　　B树的特点也有三个。

（1）一个节点可以容纳多个值。比如上图中，最多的一个节点容纳了4个值。

（2）除非数据已经填满，否则不会增加新的层。也就是说，B树追求”层”越少越好。

（3）子节点中的值，与父节点中的值，有严格的大小对应关系。一般来说，如果父节点有a个值，那么就有a+1个子节点。比如上图中，父节点有两个值（7和16），就对应三个子节点，第一个子节点都是小于7的值，最后一个子节点都是大于16的值，中间的子节点就是7和16之间的值。

　　这种数据结构，非常有利于减少读取硬盘的次数。假定一个节点可以容纳100个值，那么3层的B树可以容纳100万个数据，如果换成二叉查找树，则需要20层！假定操作系统一次读取一个节点，并且根节点保留在内存中，那么B树在100万个数据中查找目标值，只需要读取两次硬盘。

三、索引

　　数据库以B树格式储存，只解决了按照”主键”查找数据的问题。如果想查找其他字段，就需要建立索引（index）。

　　所谓索引，就是以某个字段为关键字的B树文件。假定有一张”雇员表”，包含了员工号（主键）和姓名两个字段。可以对姓名建立索引文件，该文件以B树格式对姓名进行储存，每个姓名后面是其在数据库中的位置（即第几条记录）。查找姓名的时候，先从索引中找到对应第几条记录，然后再从表格中读取。

　　这种索引查找方法，叫做“索引顺序存取方法”（Indexed Sequential Access Method），缩写为ISAM。它已经有多种实现（比如C-ISAM库和D-ISAM库），只要使用这些代码库，就能自己写一个最简单的数据库。

四、高级功能

部署了最基本的数据存取（包括索引）以后，还可以实现一些高级功能。

（1）SQL语言是数据库通用操作语言，所以需要一个SQL解析器，将SQL命令解析为对应的ISAM操作。

（2）数据库连接（join）是指数据库的两张表通过”外键”，建立连接关系。你需要对这种操作进行优化。

（3）数据库事务（transaction）是指批量进行一系列数据库操作，只要有一步不成功，整个操作都不成功。所以需要有一个”操作日志”，以便失败时对操作进行回滚。

（4）备份机制：保存数据库的副本。

（5）远程操作：使得用户可以在不同的机器上，通过TCP/IP协议操作数据库。

（完）

转自 http://blog.jobbole.com/73127/

原文出处： 阮一峰的博客（@ruanyf）