自己写的java实现的多路搜索树 B-Tree
最近需要写范围查询的功能，最简单的应该是B+树吧，在了解B+树的时候，也看到了B-树。于是想先实现B-Tree再实现B+Tree，结果网上并没有找到 B-Tree（多路搜索树），于是自己用java实现了一个，经过自己设计了很多测试用例，用Junit（临时学的）测试可用。在这里贴出来，希望能给初学者一点参考，也希望能有高人指点可以改进的地方，欢迎讨论批评指点！自己之前一直在做工程，这是一年多来首次写数据结构，自己还很弱，欢迎大家批评指正！！！
本B-Tree理论部分参考博客：http://blog.csdn.net/v_JULY_v/article/details/6530142/
以下直接贴代码！
package com.test1;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.NoSuchElementException;
/**
* Created by MSI on 2016/1/5.
* 该程序参考文章：http://blog.csdn.net/v_JULY_v/article/details/6530142/
*/
public class BsubTree> {
private static BsubTree tree = new BsubTree();
private static BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
int m = 4; //此B-树的阶数。关键字数等于阶数-1。m至少为2，m必须大于等于2。
int n; //n是关键字最小个数
public BTNode root;
public BsubTree(){
root = new BTNode(null,null);
if(m>=2){
if(m%2==0){
n = m/2-1;
}else {
n = m/2;
}
}else {
System.out.println("error");
System.exit(0);
}
}
public BsubTree(BTNode root){
this.root = root;
if(m%2==0){
n = m/2;
}else {
n = m/2+1;
}
}
public BTNode findNode(T information){
return findNode(information, root);
} //isMember应该返回插入点
private BTNode findNode(T info, BTNode node){ //不论是否找到都返回一个node。
BTNode member = null;
if(node.informations.size()==0){//这种情况存在,只有root可能
member = node;
//System.out.println("error");
}else {
if(info.compareTo(node.informations.get(node.informations.size()-1))>0) { //info比节点最大的还大，则直接进入最右分支
if(node.ptr.size()>0){//有孩子的情况，进入范围中的子节点
member = findNode(info, node.ptr.get(node.informations.size()));
}else {//没有子节点，直接返回node
member = node;
}
}else {//没有判断没有子节点的情况，上一个if中判断了，这一个else中就忘了，怒
if(node.ptr.size()>0){//有子节点
if(info.compareTo(node.informations.get(0))<0){
member = findNode(info, node.ptr.get(0));
}else {
for(int i = 0;i0&&info.compareTo(node.informations.get(i+1))<0){ //只要不是最右，info比之大的，进入它的孩子节点
member = findNode(info, node.ptr.get(i+1));
break;
}
}
}
}else {//没有子节点
member = node;
}
}
}
return member;
}
public void insert(T info){
BTNode temp = findNode(info);
if(temp.informations.size()!=0){
for(T i:temp.informations){
if(i.compareTo(info)==0){
System.out.println("已存在所插入的值。");
return;
}
}
}
insert(info,temp,temp.parent);
return;
}
private void insert(T info,BTNode node,BTNode parent){//插入一定是在叶子节点
if(node == null){//insert中的node为空应该只有一种情况，node=root
if(parent == null){
root = new BTNode(info,parent);
}else {
System.out.println("不应该出现的情况，请检查。");
//node = new BTNode(info,parent);
}
}else{
if(node.informations.size()==0){
//System.out.println("这种情况应该不存在，请检查代码");//现在存在这种情况啦
node.informations.add(info);
}else if(node.informations.size()>0 && node.informations.size()0){//info比node最右边最大的值还大，则直接插入
node.informations.add(info);
}else {
for (int i = 0; i < node.informations.size(); ++i) {
if (info.compareTo(node.informations.get(i)) < 0) {
node.informations.add(i, info);
break;
}
}
}
}else if(node.informations.size()==m-1){//需要分裂
if(info.compareTo(node.informations.get(node.informations.size()-1))>0){//info比node最右边最大的值还大，则直接插入
node.informations.add(info);
}else {
for(int i = 0;i0){//删除一个非叶子节点的关键字后，如果有孩子，则判断孩子的孩子，如果孩子有孩子，则将右孩子的孩子最深左孩子的第一个值赋给删除关键字的节点
//每一个关键字，一定有两个孩子
if(node.ptr.get(i+1).ptr.size()==0){//孩子没有孩子的时候，只将孩子的最左关键字上升。
node.informations.add(i,node.ptr.get(i+1).informations.get(0));
node.ptr.get(i+1).informations.remove(0);
if(node.ptr.get(i+1).informations.size()=n){//大于等于就没事，不用动
return;
}else {//叶子节点中关键字数小于n，需要继续判断兄弟节点是否饱满
dManageNode(node);
}
}
}
}
public String perOrder(BTNode node){
String result = "";
if(node.ptr.size()>0){
int i = 0;
for (BTNode n:node.ptr){
result += perOrder(n);
if(i0){
for (T t:node.informations){
result += t.toString()+",";
}
}else {//叶子节点没有空值的时候，除非是根节点，根节点为空值的时候，说句话意思意思
result += "B-树为空！";
}
}
return result;
}
public void split(BTNode node){//进到这里的node都是m个关键字，需要提出m/2
if(node == null){
System.out.println("error");
}else {
if(node.informations.size()!=m){
System.out.println("error");
}else {
if(node.parent == null){//node是root时
T temp = node.informations.get(n);//这里正好
root = new BTNode(temp,null);
node.informations.remove(n);//加进去了就要删掉！
root.ptr.add(node);
node.parent=root;
splitNewNode(node,n,root);
}else {//一个非根节点
T temp = node.informations.get(n);
node.parent.informations.add(node.parent.ptr.indexOf(node),temp);
node.informations.remove(n);
splitNewNode(node,n,node.parent);
if (node.parent.informations.size()>=m){
split(node.parent);
}
}
}
}
}
public void splitNewNode(BTNode node,int n,BTNode parent){
BTNode newnode = new BTNode(node.informations.get(n),node.parent);
newnode.informations.addAll(node.informations.subList(n+1,node.informations.size()));
node.informations.removeAll(node.informations.subList(n,node.informations.size()));
//newnode.parent=node.parent;//新增节点的父节点
node.parent.ptr.add(node.parent.ptr.indexOf(node)+1,newnode); //新增节点加到父节点上
if(node.ptr.size()>0){ //处理新增节点的孩子
newnode.ptr.addAll(node.ptr.subList(n+1,node.ptr.size()));
node.ptr.removeAll(node.ptr.subList(n+1,node.ptr.size()));
for (BTNode bn:newnode.ptr){ //子节点移到了新节点上，但是子节点的父节点没有处理！！！T_T
bn.parent = newnode;
}
}
}
public void combine(BTNode lnode,BTNode rnode){
if(lnode.informations.size()0){//要判断叶子节点没有孩子！
lnode.ptr.add(rnode.ptr.get(0));
rnode.ptr.remove(0);
lnode.ptr.get(lnode.ptr.size()-1).parent=lnode;
}
}
public void rrotate(BTNode lnode,BTNode rnode){
rnode.informations.add(rnode.parent.informations.get(lnode.parent.ptr.indexOf(lnode)));
rnode.parent.informations.remove(lnode.parent.ptr.indexOf(lnode));
rnode.parent.informations.add(lnode.parent.ptr.indexOf(lnode),lnode.informations.get(lnode.informations.size()-1));
lnode.informations.remove(lnode.informations.size()-1);
if(lnode.ptr.size()>0){
rnode.ptr.add(0,lnode.ptr.get(lnode.ptr.size()-1));
lnode.ptr.remove(lnode.ptr.size()-1);
rnode.ptr.get(0).parent=rnode;
}
}
public void dManageNode(BTNode node){//叶子节点中关键字数小于n，需要继续判断兄弟节点是否饱满，是旋转还是合并
if(node.parent==null){
return;
}else {
int x = node.parent.ptr.indexOf(node);
if(x==0){//被删除关键字所在节点，是父节点最左边的节点时，判断右兄弟，而且肯定有右兄弟
if(node.parent.ptr.get(x+1).informations.size()==n){//刚脱贫，需要合并
combine(node,node.parent.ptr.get(x+1));
}else if(node.parent.ptr.get(x+1).informations.size()>n){//关键字数大于最小值，丰满
lrotate(node, node.parent.ptr.get(x + 1));
}else {
System.out.println("error");
}
}else if(x==node.parent.ptr.size()-1){//是父节点最右边的节点时，判断左兄弟
if(node.parent.ptr.get(x-1).informations.size()==n){//左兄弟刚脱贫，需要合并
combine(node.parent.ptr.get(x-1),node);
}else if(node.parent.ptr.get(x-1).informations.size()>n){//关键字数大于最小值，丰满
rrotate(node.parent.ptr.get(x-1),node);
}else {
System.out.println("error");
}
}else {//node在父节点的子节点的中间，需要先判断左兄弟，再判断右兄弟。靠，感觉判断兄弟是否饱满，还是应该写一个函数，也许可以传递两个值
//先跟饱满的借，除非两个兄弟都刚脱贫。
if(node.parent.ptr.get(x-1).informations.size()>n){//左兄弟丰满
rrotate(node.parent.ptr.get(x - 1),node);
}else if(node.parent.ptr.get(x+1).informations.size()>n){//右兄弟丰满
lrotate(node, node.parent.ptr.get(x + 1));
}else{//左右兄弟都刚脱贫，需要合并
combine(node.parent.ptr.get(x-1),node);
}
}
}
}
public void pullRLeftNode(BTNode donode,int j,BTNode node,int i){//节点删除关键字后，如果该节点有孩子，则孩子需要贡献关键字，由于孩子减少了关键字还需要向下借，一直递归到叶子。
if(node.ptr.get(0).ptr.size()>0){
pullRLeftNode(donode,j,node.ptr.get(0),0);
}else {
donode.informations.add(j,node.ptr.get(0).informations.get(0));
node.ptr.get(0).informations.remove(0);
if(node.ptr.get(0).informations.size() informations = new ArrayList(); //关键字的信息
List ptr = new ArrayList(); //分支
public BTNode(T information,BTNode parent){
if(information != null){
informations.add(information);
this.parent = parent;
}else {
this.parent = null;
}
}
boolean isLeaf(){
return (ptr.size()==0);
}
boolean isNode(){
return (ptr.size()!=0);
}
int infoLength(){
return informations.size();
}
int ptrLength(){
return ptr.size();
}
}
private static String stringInput(String inputRequest)throws IOException{
System.out.println(inputRequest);
return reader.readLine();
}
public static void main(String[] args)throws IOException {
System.out.println("test B - balanced tree operations");
System.out.println("*****************************");
String input;
Integer value;
do {
input = stringInput("please select: [i]nsert, [d]elete, [s]how, [e]xit");
switch (input.charAt(0)) {
case 'i':
value = Integer.parseInt(stringInput("insert: "), 10);
tree.insert(value);
break;
case 'd':
value = Integer.parseInt(stringInput("delete: "), 10);
tree.delete(value);
break;
case 's':
System.out.println(tree.perOrder(tree.root));
break;
// case 'h':
// System.out.println(tree.getHeight());
}
} while ((input.charAt(0) != 'e'));
}
}