Предыдущая страница реферата | 1  2  3  4  5  6  7 | Следующая страница реферата

Ускорение операций с файлами.

Очевидным недостатком последовательного файла является то, что операторы с такими файлами выполняются медленно. Выполнение каждой операции требует, чтобы прочитали весь файл, а после этого ещё и выполнили перезапись некоторых блоков. К счастью, существуют такие способы организации файлов, которые позволяют обращаться к записи, считывая в основную память лишь небольшую часть файла.

Такие способы организации файлов предусматривают наличие у каждой записи файла так называемого ключа, т.е. совокупности полей, которая уникальным образом идентифицирует каждую запись. Например, в файле с полями фамилия, адрес, телефон поле фамилия само по себе может считаться ключом, т.е. можно предположить, что в таком файле не может одновременно быть двух записей с одинаковым значением поля фамилия.

Поиск записи, когда заданы значения её ключевых полей, является типичной операцией, на обеспечение максимальной эффективности которой ориентированы многие широко распространённые способы организации файлов.

Ещё одним непременным атрибутом быстрого выполнения операций с файлами является возможность непосредственного доступа к блокам (в отличие от последовательного перебора всех блоков, содержащих файл).

Многие структуры данных, которые используются для быстрого выполнения операций с файлами, используют указатели на сами блоки, которые представляют собой физические адреса этих блоков. К сожалению, на языке

Pascal (и многих других языках программирования) невозможно писать программы, работающие с данными на уровне физических блоков и их адресов, – такие операции, как правило, выполняются с помощью команд файловой системы. Однако будет приведено краткое неформальное описание принципа действия операторов, в которых используется прямой доступ к блокам.

Хешированные файлы.

Хеширование – широко распространённый метод обеспечения быстрого доступа к информации, хранящейся во вторичной памяти. Основная идея этого метода подобна открытому хешированию. Записи файла распределяются между так называемыми сегментами, каждый из которых состоит из связного списка одного или нескольких блоков внешней памяти. Имеется таблица сегментов, содержащая В указателей, – по одному на каждый сегмент.

Каждый указатель в таблице сегментов представляет собой физический адрес первого блока связного списка блоков для соответствующего сегмента.

Сегменты пронумерованы от 0 до В-1. Хеш-функция h отображает каждое значение ключа в одно из целых чисел от 0 до В-1. Если x – ключ, то h(x) является номером сегмента, который содержит запись с ключом х

(если такая запись вообще существует). Блоки, составляющие каждый сегмент, образуют связный список. Таким образом, заголовок i-го блока содержит указатель на физический адрес (i+1)-го блока. Последний блок сегмента содержит в своём заголовке NIL-указатель.

Такой способ организации показан на рис.2.

x

Таблица

Сегментов

Рис.2. Сегменты, состоящие из связных блоков.

Если размер таблицы сегментов невелик, её можно хранить в основной памяти. В противном случае её можно хранить последовательным способом в отдельных блоках. Если нужно найти запись с ключом х, вычисляется h(x) и находится блок таблицы сегментов, содержащий указатель на первый блок сегмента h(x), пока не обнаружится блок, который содержит запись с ключом х. Если исчерпаны все блоки в связном списке для сегмента h(x), приходим к выводу, что х не является ключом ни одной из записей.

Такая структура оказывается вполне эффективной, если в выполняемом операторе указываются значения ключевых полей. Среднее количество обращения к блокам, требующееся для выполнения оператора, в котором указан ключ записи, приблизительно равняется среднему количеству блоков в сегменте, которое равно n/bk, если n – количество записей, блок содержит b записей, а k соответствует количеству сегментов. Таким образом, при такой организации данных операторы, использующие значения ключей, выполняются в среднем в k раз быстрее, чем в случае неорганизованного файла. К сожалению, ускорения операций, не основанных на использовании ключей, добиться не удаётся, поскольку при выполнении подобных операций приходится анализировать практически всё содержимое сегментов. Единственным универсальным способом ускорения операций, не основанных на использовании ключей, по-видимому, является применение вторичных индексов.

Чтобы вставить запись с ключом, значение которого равняется х, нужно сначала проверить, нет ли в файле записи с таким же значением ключа. Если такая запись есть, выдаётся сообщение об ошибке, поскольку мы предполагаем, что ключ уникальным образом идентифицирует каждую запись. Если записи с ключом х нет, мы вставляем новую запись в первый же блок цепочки для сегмента h(x), в которыё эту запись удаётся вставить. Если запись не удаётся вставить ни в какой из существующих блоков сегмента h(x), файловой системе выдаётся команда найти новый блок, в который будет помещена эта запись. Этот новый блок затем добавляется в конец цепочки блоков сегмента h(x).

Чтобы удалить запись с ключом х, нужно сначала найти эту запись, а затем установить её бит удаления. Ещё одной возможной стратегией удаления (которой, впрочем, нельзя пользоваться, если мы имеем дело с закреплёнными записями) является замена удалённой записи на последнюю запись в цепочке блоков сегмента h(x). Если такое изъятие последней записи приводит к опустошению последнего блока в сегменте h(x), этот пустой блок можно затем вернуть файловой системе для повторного использования.

Хорошо продуманная организация файлов с хешированным доступом требует лишь незначительного числа обращений к блокам при выпол6нении каждой операции с файлами. Если мы имеем дело с хорошей функцией хеширования, а количество сегментов приблизительно равно количеству записей в файле, делённому на количество записей, которые могут уместиться в одном блоке, тогда средний сегмент состоит из одного блока. Если не учитывать обращения к блокам, которые требуются для просмотра таблицы сегментов, типичная операция поиска данных, основанного на ключах, потребует лишь одного обращения к блоку, а операции вставки, удаления или изменения потребуют двух обращений к блокам. Если среднее количество записей в сегменте намного превосходит количество записей, которые могут уместиться в одном блоке, можно периодически реорганизовывать таблицу сегментов, удваивая количество сегментов и деля каждый сегмент на две части.

--------------------
4

2

2. 3

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: реферат китай курсовые работы, бесплатные шпаргалки по праву.





Предыдущая страница реферата | 1  2  3  4  5  6  7 | Следующая страница реферата