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数据库设计中为什么进行分类编码设计?分类的方法是什么

发布时间:2019-08-11 15:40 来源:未知 编辑:admin

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  在网站建设中,分类算法的应用非常的普遍。在设计一个电子商店时,要涉及到商品分类;在设计发布系统时,要涉及到栏目或者频道分类;在设计软件下载这样的程序时,要涉及到软件的分类;如此等等。可以说,分类是一个很普遍的问题。

  我常常面试一些程序员,而且我几乎毫无例外地要问他们一些关于分类算法的问题。下面的举几个我常常询问的问题。你认为你可以很轻松地回答么?

  1、分类算法常常表现为树的表示和遍历问题。那么,请问:如果用数据库中的一个Table来表达树型分类,应该有几个字段?

  在不限制分类的级数和每级分类的个数时,这些问题并不是可以轻松回答的。本文试图解决这些问题。

  我们知道:分类的数据结构实际上是一棵树。在《数据结构》课程中,大家可能学过Tree的算法。由于在网站建设中我们大量使用数据库,所以我们将从Tree在数据库中的存储谈起。

  为简化问题,我们假设每个节点只需要保留Name这一个信息。我们需要为每个节点编号。编号的方法有很多种。在数据库中常用的就是自动编号。这在Access、SQL Server、Oracle中都是这样。假设编号字段为ID。

  为了表示某个节点ID1是另外一个节点ID2的父节点,我们需要在数据库中再保留一个字段,说明这个分类是属于哪个节点的儿子。把这个字段取名为FatherID。如这里的ID2,其FatherID就是ID1。

  约定:我们约定用-1作为最上面一层分类的父亲编码。编号为-1的分类。这是一个虚拟的分类。它在数据库中没有记录。

  上面的Catalog定义的最大优势,就在于用它可以轻松地恢复出一棵树?分类树。为了更清楚地展示算法,我们先考虑一个简单的问题:怎样显示某个分类的下一级分类。我们知道,要查询某个分类FID的下一级分类,SQL语句非常简单:

  现在我们来看看如何显示FID下的所有分类。这需要用到递归算法。我们只需要在GetChildren函数中简单地对所有ID进行调用:GetChildren(oConn,Catalog(“ID”))就可以了。

  修改后的GetChildren就可以完成显示FID分类的所有子分类的任务。要显示所有的分类,只需要如此调用就可以了:

  现在来解决我们在前面提出的第四个问题。第三个问题留作习题。我们假设产品的数据表如下定义:

  其中,ID是产品的编号,Name是产品的名称,而FatherID是产品所属的分类。对第四个问题,很容易想到的办法是:先找到这个分类FID的所有子类,然后查询所有子类下的所有产品。实现这个算法实际上很复杂。代码大致如下:

  1、 由于我们需要查询FID下的所有分类,当分类非常多时,算法将非常地不经济,而且,由于要构造一个很大的strSQL,试想如果有1000个分类,这个strSQL将很大,能否执行就是一个问题。

  2、 我们知道,在SQL中使用In子句的效率是非常低的。这个算法不可避免地要使用In子句,效率很低。

  我发现80%以上的程序员钟爱这样的算法,并在很多系统中大量地使用。细心的程序员会发现他们写出了很慢的程序,但苦于找不到原因。他们反复地检查SQL的执行效率,提高机器的档次,但效率的增加很少。

  最根本的问题就出在这个算法本身。算法定了,能够再优化的机会就不多了。我们下面来介绍一种算法,效率将是上面算法的10倍以上。

  问题就出在前面我们采用了顺序编码,这是一种最简单的编码方法。大家知道,简单并不意味着效率。实际上,编码科学是程序员必修的课程。下面,我们通过设计一种编码算法,使分类的编号ID中同时包含了其父类的信息。一个五级分类的例子如下:

  此例中,用32(4+7+7+7+7)位整数来编码,其中,第一级分类有4位,可以表达16种分类。第二级到第五级分类分别有7位,可以表达128个子分类。

  显然,如果我们得到一个编码为 1092787200 的分类,我们就知道:由于其编码为

  现在我们在一般的情况下来讨论类别编码问题。设类别的层次为k,第i层的编码位数为Ni, 那么总的编码位数为N(N1+N2+..+Nk)。我们就得到任何一个类别的编码形式如下:

  其中,i表示第i层,j表示当前层的第j个分类。这样我们就把任何分类的编码分成了两个部分,其中一部分是它的层编码,一部分是它的父类编码。由下面公式定一的k个编码我们称为特征码:(因为i可以取k个值,所以有k个)

  对于任何给定的类别ID,如果我们把ID和k个特征码“相与”,得到的非0编码,就是其所有父类的编码!

  对任何顺序编码的Catalog表,我们可以设计一个位编码算法,将所有的类别编码规格化为位编码。在具体实现时,我们先创建一个临时表:

  在这个表中,我们保留所有原来的类别编号OldID和其父类编号OldFatherID,以及重新计算的满足位编码要求的相应编号NewID、NewFatherID。

  现在我们回头看看第四个问题:怎样得到某个分类下的所有产品。由于采用了位编码,现在问题变得很简单。我们很容易推算:某个产品属于某个类别的条件是Product.FatherID&(Catalog.ID的特征码)=Catalog.ID。其中“&”代表位与算法。这在SQL Server中是直接支持的。

  我们前面已经给出了计算特征码的公式。特征码并不多,而且很容易计算,可以考虑在Global.asa中Application_OnStart时间触发时计算出来,存放在Application(“Mark”)数组中。

  当然,有了特征码,我们还可以得到更加有效率的算法。我们知道,虽然我们采用了位编码,实际上还是一种顺序编码的方法。表现出第I级的分类编码肯定比第I+1级分类的编码要小。根据这个特点,我们还可以由FID得到两个特征码,其中一个是本级位特征码FID0,一个是上级位特征码FID1。而产品属于某个分类FID的充分必要条件是:

  下面的程序显示分类FID下的所有产品。由于数据表Product已经对FatherID进行索引,故查询速度极快:

  关于第5个问题、第6个问题,就留作习题吧。有了上面的位编码,一切都应该迎刃而解。

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