Structures de données avancées : Principales structures de fichiers

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1 Structures de données avancées : Principales structures de fichiers
ZEGOUR Institut National d ’Informatique

2 Les principales structures de fichiers
Structures simples de fichiers . Tableau de blocs . Liste linéaire chaînée de blocs Remarques L'organisation du fichier est quelconque (format fixe ou variable) Si fichier ordonné : chargement initial à 60-70%. ==> économiser les décalages intra-blocs. limitées à des petits fichiers. ( < 6 accès disque)

3 Les principales structures de fichiers
Structures simples de fichiers Vue macroscopique Tableau Liste Ordre Sans Ordre Vue microscopique Variable Fixe Chevauchement Sans Chevauchement Structures de fichiers : TOF, L^OVC, T^OV^C, …..

4 Les principales structures de fichiers
Les méthodes d'index Utilise un index(recherche dichotomique en mémoire). 2 fichiers sont utilisés : fichier d'index et fichier au données. En règle générale, le fichier de données n'est pas trié. Il peut être un tableau ou une liste linéaire chaînée de blocs sur le disque. Le fichier d'index est supposé en mémoire et est trié selon les clés des articles.

5 Les principales structures de fichiers
Les méthodes d'index Index à un niveau Table de couples(clé, adresse) en mémoire centrale. Recherche : a) Recherche dichotomique sur l'index. b) Si clé trouvée, ramener le bloc en mémoire centrale c) Si article à cheval sur deux blocs, ramener le deuxième bloc Insertion a) Si clé non trouvée dans l'index, il y a insertion avec décalages. b) l'article est inséré en fin de fichier.

6 Les principales structures de fichiers
Les méthodes d'index Index à un niveau Suppression Généralement logique ==> extrêmement rapide. Réorganisation Éliminer physiquement les articles supprimés. Généralement, on construit un autre fichier.

7 Les principales structures de fichiers
Index à un niveau

8 Les principales structures de fichiers
Les méthodes d'index Index à 2 niveaux Principe . Accélérer la recherche en mémoire centrale . Deux tables ( niveaux 1 et 2) . Dans l'index du niveau 1, on range certaines clés : 100-ième, 200-ième,... . Dans le niveau 2, on range toutes les clés. Recherche : . Niveau 1 donne un intervalle de l'index du niveau 2. . Recherche dichotomique sur l'intervalle sélectionné.

9 Les principales structures de fichiers
Les méthodes d'index Remarque : deux recherches dichotomiques sur petits vecteurs sont beaucoup plus rapides qu'une seule recherche dichotomique sur un seul grand vecteur. Autres Opérations: analogues à celles définies sur l'index à un niveau

10 Les principales structures de fichiers
Index à deux niveaux

11 Les principales structures de fichiers
Accès séquentiel indexé Définition a) pour localiser un article on utilise un index. b) pour avoir le suivant, on ne repasse pas par l'index.

12 Les principales structures de fichiers
Les méthodes d'index Limitation Si l'index est large pour être contenu en mémoire (i) recherche binaire chère et (ii) réarrangement coûteux à cause des décalages) on a recours à d'autres techniques : Hachage : extrêmement rapide (entre 1 et 2 accès disque) efficaces que pour les fichiers statiques et non ordonnés. Arbres : rapides (3 accès disque ) ordonnés Certaines sont très adaptées pour les fichiers dynamiques.

13 Les principales structures de fichiers
Accès multicritères Concepts Un article = (cle1, cle2 ...cléd) Une clé primaire et d-1 clés secondaires Récupérer l'article par plusieurs clés Exemples de requêtes : Livres parus en 1973, Livres parus en 1973 de l'auteur X donné. Solution Créer des indexes secondaires pour chaque attribut Passer toujours par l'index primaire.

14 Les principales structures de fichiers
Accès multicritères Organisation d'un index secondaire "listes inversées". ( clé secondaire ==> clé primaire ==> article )

15 Les principales structures de fichiers
Accès multicritères Algorithme qui Récupère les articles possédant l'attribut X l'attribut Y. Il existe donc des indexes sur X et Y L' index sur X donne l'ensemble des clés primaires avec l'attribut X. L'index sur Y donne l'ensemble des clés primaires avec l'attribut Y. L'intersection donne l'ensemble des clés primaires ayant l'attribut X et Y. Pour chaque élément de cet ensemble, on fait alors un accès disque.

16 Les principales structures de fichiers
Accès multicritères Suppression : ===> Ne pas toucher aux indexes secondaires (CAR les clés secondaires référencent les clés primaires) Recherche : C'est dans l'index primaire qu'on s'aperçoit que l'article à été supprimé.

17 Les principales structures de fichiers
Les méthodes d'arbres Si le fichier est très volumineux, on ne peut garder l'index en RAM. Garder l'index en mémoire secondaire coûte chère car : 1) la recherche dichotomique exige beaucoup d'accès disque 2) il faut maintenir l'index ordonné  Trouver une meilleure façon de faire les insertions et les suppressions d'articles avec seulement une réorganisation locale.

18 Les principales structures de fichiers
Les méthodes d'arbres Utilisation d'un arm comme méthode d'accès L'arbre de recherche m-aire est surtout utilisé pour le stockage en mémoire externe Un nœud de l'arbre est alors un bloc sur le disque. A un moment donné seule une page est ramenée en mémoire. Nécessite des buffers de taille très grande( ordre de 200).

19 Les principales structures de fichiers
Les méthodes d'arbres Implémentation Utilisation des fils explicites Deux façons de ranger les articles : (i) dans les nœuds avec les clés, (fichier = arm) (ii) séparément. pointeur additionnel vers l'information. (fichier = index vers un fichiers de données ) Si le fichier est grand on préfère de loin utiliser (ii) même si on fait une lecture supplémentaire pour retrouver l'article.

20 Les principales structures de fichiers
Les méthodes d'arbres Le problème de taille ne se pose plus Inconvénient : déséquilibre de l’arm Pas de solution  Réorganisation périodique Destinés pour les fichiers statiques