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408考研逐题详解：2009年第28题

news 来源：原创 2025/6/4 14:07:25

2009年第28题

下列文件物理结构中，适合随机访问且易于文件扩展的是（）

A. 连续结构 $\qquad$ B. 索引结构 $\qquad$ C. 链式结构且磁盘块定长 $\qquad$ D. 链式结构且磁盘块变长

解析

本题考查文件的物理结构有关知识，在一般的复习资料或者教材中，都会介绍连续结构、链式结构和索引结构（包括混合索引结构）这三种文件的物理结构，而本题对链式结构又做了区分，即磁盘块定长和磁盘块变长。为了解答本题，必须对这些概念有所了解。

1. 连续结构

其访问特点是：

适合存储的文件特点：

2. 索引结构（单级 / 多级索引）

访问特点：

适合存储的文件特点：

中小型随机访问文件：如配置文件、程序库、数据库索引文件等，需频繁随机读写且大小适中。
超大文件（多级索引场景）：如视频编辑工程文件、科学计算数据，通过多级索引（如三级索引）支持 TB 级容量。
不适合场景：极小文件（如几 KB 的文本），索引块浪费比例过高。
文件能够灵活扩展：
- 单级索引：索引块未满时直接添加块号；满时分配新索引块并修改上级索引（如混合索引中的一级间接索引）。
- 多级索引：通过增加索引层级（如从二级扩展到三级）动态扩展容量，无需预先分配连续空间。

3. 链式结构

访问特点是：

仅支持顺序访问：隐式链接需按指针遍历链表（如块 1→块 3→块 5），随机访问需从头开始，时间复杂度为 $O (n)$ ；显式链接（FAT）通过内存表快速跳转，但仍需逐块查找。
可靠性风险：隐式链接中单个指针损坏会导致链断裂，需通过校验或冗余机制修复。
盘块定长与变长：
- 定长块管理简单：每个块大小固定（如 4KB），指针位置固定（如块末尾 4 字节），系统无需处理块大小差异。
- 变长块空间利用灵活，根据数据量分配合适大小的块（如 1KB 数据分配 1KB 块），减少内部碎片（定长块中若数据不足一块则浪费空间）；但管理复杂度高：需维护块大小信息，分配时需搜索合适大小的空闲块（类似动态内存分配中的首次适应、最佳适应算法），可能产生外部碎片。

适合存储的文件特点

链式结构：
- 磁盘块定长的文件结构适用于频繁修改的小文件：如日志文件（逐条追加记录）、临时文件（动态增减内容），支持边写边扩展，无需预分配空间。
- 磁盘块变长的文件结构是用于数量波动大的文件：如邮件附件（包含几 KB 的文本和几百 MB 的视频）、多媒体片段（不同帧数据量差异大），按需分配合适大小的块，避免定长块的空间浪费。
嵌入式系统或简单文件系统：隐式链接实现简单，资源占用低（如 FAT 文件系统在早期 U 盘中的应用）。
不适合场景：大文件或随机访问需求高的场景（如数据库数据文件），遍历开销显著。
易于扩展：新增数据块时只需将其指针链入末尾，无需连续空间，适合动态增长（如日志文件不断追加新块）。

结构	访问特点	适合文件类型	扩展性
连续结构	顺序 / 随机访问高效，依赖连续空间	固定大小、顺序访问文件（如归档）	极难扩展（需连续空间）
索引结构	随机访问高效 $O (1)$ ，索引块开销	中小型随机访问文件、超大文件	灵活（动态增删索引项）
链式（定长块）	仅顺序访问，管理简单	频繁修改的小文件（如日志）	容易（追加定长块）
链式（变长块）	顺序访问，空间利用灵活但管理复杂	数据量波动大的文件（如邮件附件）	灵活但可能产生碎片