9、B树

作者: 史记_d5da | 来源:发表于2023-10-03 15:12 被阅读0次

1、概念

B树是一种平衡多路搜索树,多用于文件系统、数据库的实现。

1.1、m阶B数的性质

假设一个节点存储的元素个数为x
根节点:1\leqx\leqm-1
非根节点:\lceil m/2 \rceil-1\leqx\leqm-1
如果有子节点,子节点个数y=x+1
根节点:2\leqy\leqm
非根节点:\lceil m/2 \rceil \leqy\leqm

4阶B树
1.2、B树VS二叉搜索树

B树和二叉搜索树在逻辑上等价的
多代节点合并可以获得一个超级节点
n代合并的超级节点,最多拥有2^n个子节点(至少是2^n阶B树)
m阶B树,最多需要\log_2m代合并

1.3、搜索

跟二叉搜索树的搜索类似
1、先在节点内部从小到大开始搜索元素
2、如果命中,搜索结束
3、如果未命中,再去对应的子节点中搜索元素,重复步骤1

1.4、添加

新添加的元素必定是添加到叶子节

1.5、在添加过程中可能会出现上溢的情况

m阶B树上溢的节点个数必然为m
1、假设上溢的位置为k,将k的元素向上与父节点合并
2、将[0,k]和[k+1,m-1]位置的元素分裂成2个子节点,这两个子节点的个数,必然都不会低于最低限制\lceil m/2 \rceil -1
3、一次分裂完毕后可能会导致父节点上溢,依然按照上述方法解决,最极端的情况,可能一直分裂到根节点。
如下为5阶B树插入34元素的分裂过程

添加34
1.6、假如需要删除的元素在非叶子节点中

1、先找到前驱或后继元素,覆盖所需删除元素的值
2、再把前驱或后继元素删除

1.7、删除-下溢

叶子节点被删掉一个元素后,元素个数可能会低于最低限制(\geq \lceil m/2 \rceil -1)
这种现象被称为下溢
下溢节点的元素数量必然等于\lceil m/2 \rceil -2
如果下溢节点临近的兄弟节点,有至少\lceil m/2 \rceil个元素,可以向下借一个元素

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