阿里一面，给了几条SQL，问需要执行几次树搜索操作？

前言

有位朋友去阿里面试，他说面试官给了几条查询SQL，问:需要执行几次树搜索操作？我朋友当时是有点懵的，后来冷静思考，才发现就是考索引的几个基础知识点~~ 本文我们分九个索引知识点，一起来探讨一下。如果有不正确的话，欢迎指出哈，一起学习~

一、面试官考点之索引是什么？

二、索引有哪些类型类型

数据结构维度

• B+树索引：所有数据存储在叶子节点，复杂度为O(logn)，适合范围查询。
• 哈希索引:  适合等值查询，检索效率高，一次到位。
• 全文索引：MyISAM和InnoDB中都支持使用全文索引，一般在文本类型char,text,varchar类型上创建。
• R-Tree索引: 用来对GIS数据类型创建SPATIAL索引

物理存储维度

• 聚集索引：聚集索引就是以主键创建的索引，在叶子节点存储的是表中的数据。
• 非聚集索引：非聚集索引就是以非主键创建的索引，在叶子节点存储的是主键和索引列。

逻辑维度

• 主键索引：一种特殊的唯一索引，不允许有空值。
• 普通索引：MySQL中基本索引类型，允许空值和重复值。
• 联合索引：多个字段创建的索引，使用时遵循最左前缀原则。
• 唯一索引：索引列中的值必须是唯一的，但是允许为空值。
• 空间索引：MySQL5.7之后支持空间索引，在空间索引这方面遵循OpenGIS几何数据模型规则。

三、面试官考点之为什么选择B+树作为索引结构

可以从这几个维度去看这个问题，查询是否够快，效率是否稳定，存储数据多少，以及查找磁盘次数等等。为什么不是哈希结构？为什么不是二叉树，为什么不是平衡二叉树，为什么不是B树，而偏偏是B+树呢？

我们写业务SQL查询时，大多数情况下，都是范围查询的，如下SQL

select * from employee where age between 18 and 28;

为什么不使用哈希结构？

我们知道哈希结构，类似k-v结构，也就是，key和value是一对一关系。它用于「等值查询」还可以，但是范围查询它是无能为力的哦。

为什么不使用二叉树呢？

先回忆下二叉树相关知识啦~ 所谓「二叉树，特点如下：」

• 每个结点最多两个子树，分别称为左子树和右子树。
• 左子节点的值小于当前节点的值，当前节点值小于右子节点值
• 顶端的节点称为根节点，没有子节点的节点值称为叶子节点。

我们脑海中，很容易就浮现出这种二叉树结构图：

但是呢，有些特殊二叉树，它可能这样的哦：

如果二叉树特殊化为一个链表，相当于全表扫描。那么还要索引干嘛呀？因此，一般二叉树不适合作为索引结构。

为什么不使用平衡二叉树呢？

平衡二叉树特点：它也是一颗二叉查找树，任何节点的两个子树高度最大差为1。所以就不会出现特殊化一个链表的情况啦。

但是呢：

• 平衡二叉树插入或者更新时，需要左旋右旋维持平衡，维护代价大
• 如果数量多的话，树的高度会很高。因为数据是存在磁盘的，以它作为索引结构，每次从磁盘读取一个节点，操作IO的次数就多啦。

为什么不使用B树呢？

数据量大的话，平衡二叉树的高度会很高，会增加IO嘛。那为什么不选择同样数据量，「高度更矮的B树」呢？

B树相对于平衡二叉树，就可以存储更多的数据，高度更低。但是最后为甚选择B+树呢？因为B+树是B树的升级版：

• B+树非叶子节点上是不存储数据的，仅存储键值，而B树节点中不仅存储键值，也会存储数据。innodb中页的默认大小是16KB，如果不存储数据，那么就会存储更多的键值，相应的树的阶数（节点的子节点树）就会更大，树就会更矮更胖，如此一来我们查找数据进行磁盘的IO次数有会再次减少，数据查询的效率也会更快。
• B+树索引的所有数据均存储在叶子节点，而且数据是按照顺序排列的，链表连着的。那么B+树使得范围查找，排序查找，分组查找以及去重查找变得异常简单。

四、面试官考点之一次B+树索引搜索过程

「面试官：」 假设有以下表结构，并且有这几条数据

CREATE TABLE `employee` (
  `id` int(11) NOT NULL,
  `name` varchar(255) DEFAULT NULL,
  `age` int(11) DEFAULT NULL,
  `date` datetime DEFAULT NULL,
  `sex` int(1) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`),
  KEY `idx_age` (`age`) USING BTREE
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

insert into employee values(100,'小伦',43,'2021-01-20','0');
insert into employee values(200,'俊杰',48,'2021-01-21','0');
insert into employee values(300,'紫琪',36,'2020-01-21','1');
insert into employee values(400,'立红',32,'2020-01-21','0');
insert into employee values(500,'易迅',37,'2020-01-21','1');
insert into employee values(600,'小军',49,'2021-01-21','0');
insert into employee values(700,'小燕',28,'2021-01-21','1');

「面试官：」 如果执行以下的查询SQL，需要执行几次的树搜索操作？可以画下对应的索引结构图~

select * from Temployee where age=32;

「解析：」 其实这个，面试官就是考察候选人是否熟悉B+树索引结构图。可以像酱紫回答~

• 先画出 idx_age索引的索引结构图，大概如下：

select * from employee where name like '%杰伦%';

select * from employee where name like '小%' order by age desc;

select * from employee where name like '小%' and age=28 and sex='0';