算法:B树

  • 首先,简单说一下B树产生的原因。
    B树是一种查找树,我们知道,这一类树(比如二叉查找树,红黑树等等)最初生成的目的都是为了解决某种系统中,查找效率低的问题。B树也是如此,它最初启发于二叉查找树,二叉查找树的特点是每个非叶节点都只有两个孩子节点。然而这种做法会导致当数据量非常大时,二叉查找树的深度过深,搜索算法自根节点向下搜索时,需要访问的节点也就变的相当多。如果这些节点存储在外存储器中,每访问一个节点,相当于就是进行了一次I/O操作,随着树高度的增加,频繁的I/O操作一定会降低查询的效率。

  • 树中每个结点最多含有m个孩子(m>=2);

  • 除根结点和叶子结点外,其它每个结点至少有[ceil(m / 2)]个孩子(其中ceil(x)是一个取上限的函数);

  • 若根结点不是叶子结点,则至少有2个孩子(特殊情况:没有孩子的根结点,即根结点为叶子结点,整棵树只有一个根节点);

  • 所有叶子结点都出现在同一层,叶子结点不包含任何关键字信息(可以看做是外部接点或查询失败的接点,实际上这些结点不存在,指向这些结点的指针都为null);(读者反馈@冷岳:这里有错,叶子节点只是没有孩子和指向孩子的指针,这些节点也存在,也有元素。@研究者July:其实,关键是把什么当做叶子结点,因为如红黑树中,每一个NULL指针即当做叶子结点,只是没画出来而已)。

  • 每个非终端结点中包含有n个关键字信息: (n,P0,K1,P1,K2,P2,......,Kn,Pn)。其中:
    a) Ki (i=1...n)为关键字,且关键字按顺序升序排序K(i-1)< Ki。
    b) Pi为指向子树根的接点,且指针P(i-1)指向子树种所有结点的关键字均小于Ki,但都大于K(i-1)。
    c) 关键字的个数n必须满足: [ceil(m / 2)-1]<= n <= m-1。如下图所示

例子:


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