📅  最后修改于: 2023-12-03 14:39:36.829000             🧑  作者: Mango
B树是一种平衡的树形数据结构,常用于数据库和文件系统中,对于大规模数据的存储和访问有着很好的效率和性能。
在B树中,每个节点可以存储多个关键字和对应的指针,且每个节点的关键字都按照从小到大的顺序排列。B树的特点在于,每个节点都可以存储大量的关键字,因此相对于其他树形结构,B树的深度比较小,从而减少了查找和插入的时间复杂度。
在B树的插入过程中,无需主动拆分节点。当插入的关键字导致节点溢出时,B树会自动将节点中的关键字进行拆分,并往上层节点中插入新的关键字,最终保证整棵树的平衡。
B树插入的操作步骤如下:
在B树中找到关键字应该插入的位置。
如果该节点未满,直接将关键字插入到该节点的合适位置。如果该节点已满,进入第3步。
将该节点中的关键字按顺序平分为两半,将中间的关键字插入到该节点的父节点中,然后将左右两个子节点分别作为新的左右节点,继续执行第1步。
B树的自动拆分过程可以保证整棵树的平衡,因此在插入时无需考虑节点是否已满或如何拆分节点,这一点与其他树形结构的插入操作有所不同。
下面是一个示例代码片段,用来在Python中实现B树的插入操作:
class BNode:
def __init__(self, t, leaf):
self.t = t
self.keys = []
self.children = []
self.leaf = leaf
def split_child(self, i, x):
z = BNode(x.t, leaf=False)
y = self.children[i]
z.keys = y.keys[t:]
y.keys = y.keys[:t]
if not y.leaf:
z.children = y.children[t:]
y.children = y.children[:t + 1]
self.children.insert(i + 1, z)
self.keys.insert(i, y.keys[t - 1])
def insert_non_full(self, x):
i = len(self.keys) - 1
if self.leaf:
self.keys.append(0)
while i >= 0 and x < self.keys[i]:
self.keys[i + 1] = self.keys[i]
i -= 1
self.keys[i + 1] = x
else:
while i >= 0 and x < self.keys[i]:
i -= 1
i += 1
if len(self.children[i].keys) == 2 * t - 1:
self.split_child(i, x)
if x > self.keys[i]:
i += 1
self.children[i].insert_non_full(x)
class BTree:
def __init__(self, t):
self.root = BNode(t, leaf=True)
self.t = t
def insert(self, x):
r = self.root
if len(r.keys) == 2 * t - 1:
s = BNode(t, leaf=False)
self.root = s
s.children.append(r)
s.split_child(0, r)
s.insert_non_full(x)
else:
r.insert_non_full(x)
参考资料:
[1] https://en.wikipedia.org/wiki/B-tree
[2] http://www.cs.ecu.edu/~karl/2530/spr18/Notes/DataStructure/BTree/btree.html
[3] https://github.com/alievk/btree-python