Какие основные типы индексов существуют в базах данных и в каких случаях их следует применять?

Индексы в базах данных — это специальные структуры, которые позволяют ускорить выполнение запросов на выборку данных. Выбор правильного типа индекса критически важен для производительности.

Сначала стоит разделить индексы на кластеризованные и некластеризованные:

• Кластеризованный (Clustered): Определяет физический порядок хранения данных в таблице. Таблица может иметь только один такой индекс (часто это PRIMARY KEY).
• Некластеризованный (Non-clustered): Создает отдельную структуру с указателями на строки в таблице. Таблица может иметь множество таких индексов.

Основные типы индексов и их применение (на примере PostgreSQL):

1. B-Tree (B-дерево)

   • Что это: Самый распространенный и универсальный тип индекса. Хранит данные в отсортированном виде, что позволяет быстро выполнять поиск, сравнение и выборку по диапазону.
   • Когда использовать: По умолчанию для большинства случаев. Эффективен для операторов =, >, <, BETWEEN, IN, LIKE 'prefix%'.

2. Hash (Хеш-индекс)

   • Что это: Основан на хеш-таблице. Вычисляет хеш от значения в колонке и хранит его.
   • Когда использовать: Только для проверок на точное равенство (=). Работает очень быстро, но не поддерживает поиск по диапазону.

3. GIN (Generalized Inverted Index)

   • Что это: Инвертированный индекс, который хранит для каждого значения список строк, где оно встречается.
   • Когда использовать: Для сложных типов данных, которые содержат в себе множество значений. Идеален для полнотекстового поиска, индексации массивов, JSONB и HSTORE.

4. GiST (Generalized Search Tree)

   • Что это: Обобщенное дерево поиска. Это не конкретный тип индекса, а инфраструктура для построения различных деревьев поиска для сложных типов данных.
   • Когда использовать: Для индексации геометрических данных (поиск пересечений, вхождений), геопространственных данных (PostGIS) и некоторых видов полнотекстового поиска.

5. BRIN (Block Range Index)

   • Что это: Хранит не сами значения, а метаданные (минимум и максимум) для больших диапазонов (блоков) строк. Занимает очень мало места.
   • Когда использовать: Для очень больших таблиц, где данные имеют естественную корреляцию с их физическим расположением (например, колонка с timestamp в таблице логов).

Примеры создания в PostgreSQL:

-- B-Tree индекс для быстрого поиска по email (самый частый случай)
CREATE INDEX idx_users_email ON users (email);

-- GIN индекс для эффективного поиска внутри JSONB поля по ключам или значениям
CREATE INDEX idx_products_properties ON products USING GIN (properties);

-- GiST индекс для поиска по гео-координатам
CREATE INDEX idx_locations_coords ON locations USING GIST (coords);