B树(Balance-tree,多路平衡查找树)

news2024/10/11 13:15:38

目录

1.来由

2.定义

2.1内部结点

2.2外部结点(失败结点)

2.3阶

3.性质

3.1平衡

3.2有序

3.3多路

4.查找

4.1成功

4.2失败

5.插入

4.1不用调整

4.2需要调整

4.3多次调整

4.4根节点溢出

6.构建

7.删除

7.1不用调整

7.2出现下溢出

7.3兄弟不够借

7.4父结点下溢出

7.5根节点下溢出


 

1.来由

二叉搜索树及其平衡优化版本的AVL树和红黑树都可以是数据的查找,插入,删除以O(log n)的效率进行;

但是上述的数据结构进行操作时必须事先将要维护的数据读入内存,这导致数据极大时不可能完全读入内存,这就需要不断的从外存中读入数据;

要知道CPU和磁盘之间的速度差异超级大,要是依然使用上述数据结构时,读一个结点就要访问磁盘一次,数据量越是庞大,二叉搜索树就越高,访问磁盘次数增加,导致效率及其低下;

而B树就应运而生,它可以极致的降低树高来一次减少访问磁盘的次数,从而提高效率。

其也可以唤作“多叉平衡搜索树”。

2.定义

2.1内部结点

2.2外部结点(失败结点)

2.3阶

M阶的B树的结点最多有M个分支。

3.性质

3.1平衡

所有叶子结点都在同一层。

3.2有序

首先,结点内有序;

再者,任意一元素的左子树都小于他,任意一元素的右子树都大于他;

3.3多路

既有上限,也有下限。

对于M阶B树的结点:

最多

有M个分支,M-1个元素;

最少

根节点:

2个分支,一个元素;

其他结点:

[M/2]个分支,[M/2]-1个元素;

 

4.查找

4.1成功

4.2失败

 

5.插入

 无论是几阶,方法都一样,先用查找的方式找到插入的位置(一定在叶节点),最后再看是否要进行调整。

1.

先查找到插入的位置进行插入(插入位置一定在叶结点)

2.

如果没有上溢出,无需调整

3.

否则中间元素[m/2]上移,两边分裂

4.

直到没有上溢出为止

4.1不用调整

 

 

没有超出元素个数的上限,不需要调整。

4.2需要调整

 

 

 

 

 

 

4.3多次调整

 

 

 

 

 

4.4根节点溢出

 

 

 

 

 

 

6.构建

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.删除

删除非叶结点

删除非叶结点上的数都会转化为删除叶结点上的数;

删除叶节点

没有下溢出

无需调整

下溢出

兄弟够借

父下来,兄上去

兄弟不够借【合并,可能导致父结点下溢出】

父下移动到左,然后并过去

7.1不用调整

 

用叶子结点中的元素的前驱或者后继来替换:

 

 

 

7.2出现下溢出

 

 

出现下溢出,问左右兄弟借一个:

父下来,兄上去:

 

7.3兄弟不够借

 

父亲下移到左,然后右并过来。

 

 

或者:

 

7.4父结点下溢出

 

 

 

 

 

 

7.5根节点下溢出

 

 

 

 

 

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