目前,随着XML相关标准和技术的不断推广和应用,各领域出了大量的XML数据,特别是在Web上。有大量显而易见的事实表明：XML已经成为数据表示和交换的标准。大量XML文档的出现促进了XML数据库的研究,包括XML数据的存储、索引技术、查询处理技术和查询优化技术,其中索引技术之编码机制和查询处理技术之小枝模式查询匹配算法是当前研究的热点。为了有效支持XML数据的结构查询,目前已经提出了多种编码机制和小枝模式查询匹配算法,以减少对数据库的访问和连接操作,提高查询效率。本文通过分析XML语言、XPath语言、XQuery语言、XML小枝模式查询和XML常用评测数据集,重点研究已有的各种XML文档树编码机制和小枝模式查询匹配算法,总结出XML文档树编码机制和小枝模式查询匹配算法存在的问题和待改进的地方。首先,针对已有XML编码机制时空效率不高、对XML文档动态更新支持不够的问题,结合素数和IBSL两种编码机制的思想,提出了一种新的XML文档树编码机制-PBSL,该编码机制不仅有较好的查询效率,能完全高效地支持XML文档动态更新,而且大大降低了空间成本。接着,针对已有小枝模式查询匹配算法或基于归并会有很高的计算代价或非常复杂的问题,尤其是考虑了大部分查询表达式中只有一个结点是最终的输出结点的特点,提出了一种新的XML小枝模式查询匹配算法TwigNMI。该算法和以往大部分的小枝模式查询算法不同,不是从根结点开始查询匹配,而是直接以输出结点为导向,自底向上逆向到根结点匹配,不需要归并,只用了一个栈来实现,且能够扫描更少的有效数据结点而得到最终满足查询的匹配结果。本文提出的PBSL编码机制和小枝模式查询匹配算法TwigNMI,是在XML数据库研究方向上进行的有效尝试,为以后的相关研究提供了新的思路和方法。