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TUhjnbcbe - 2023/9/5 22:50:00

大家好,这里是IT技术百货,专注于有价值的IT技术知识分享;今天跟大家分享数据库中的关键数据结构,B树与B+树

什么是B树

B树是一个满足以下条件的多叉树,一棵m阶B树满足如下条件:

每一个节点最多有m个子节点除去叶子节点和根结点之外,其他节点至少有m/2个节点包含t个子节点的节点包含有t-1个key根结点如果不是叶子节点,那么至少要包含2个子结点每个节点的关键字从小到大排列,每一个关键字对应的左子树都小于这个关键字,右子树都大于这个关键字所有叶子节点都位于同一层以上限定规则略显复杂,读起来可能也比较绕口,简言之就是限制每个节点的子结点个数,保证有序性以及每一个叶节点深度相同的三个特性;

B树是一种有序的数据结构,可以在log时间复杂度下完成插入、查找、删除操作;

插入操作:

自底部插入,如果满足节点个数的限制,则直接插入;如果不满足,那么一定是超出了节点个数限制,则进行调整;

调整的方式是将中间的元素插入到父节点,本身的节点分裂成两个节点(如果父节点个数也超出了继续按照这个规则调整);

举例:如下图,插入“39”这个节点,那么第二层最左边的节点个数超出了,因此将中间的节点升为父节点,本身分裂为两个节点,最终变为第二个图的样子。

删除操作

删除操作略微复杂,但不同情形下都是有成熟的规则的,只要按照规则来就可以;(类似于拧魔方)

删除叶节点,并且删除之后节点的key的个数满足多叉树要求,那么直接删除

case1

删除叶节点,并且删除后不满足要求,则首先看前面的兄弟节点是否有m/2个节点,如果m/2个节点,那么就“借”一个,但这里并不是直接去借兄弟节点元素,是借父亲的元素,然后用兄弟节点元素来填补借的父元素。

删除元素22

如果删除之后,兄弟节点个数不大于m/2,那么将父亲节点移到被删除元素的节点,然后跟兄弟节点合并;删除非叶子节点,则用此节点的右子树第一个节点来填补,同时删除右子树的第一个节点

B+树

B+树是对B树的升级,主要改动如下:

内部节点只存储索引,不存储数据;(这里类比聚簇索引和非聚簇索引就很明确了),对于B树来说,索引和数据会放在磁盘的同一个扇区中(或者是文件系统的同一个页中),而B+树不会;

存储划分

page=3的页中只存在索引,而数据存在其他页中;

每一个叶子节点,都存有相邻叶节点的指针(双向链表)采用双向链表的原因是为了方便处理小于的条件查询。

对比

B树和B+树都是多路查找树,目的都是为了解决多次访问磁盘,IO耗时太长的问题;

如果采用二叉树,虽然查找的时间复杂度没变,但是由于每一个节点可能在不同的页上,因此访问磁盘的次数增多。

B+树进一步优化了磁盘访问次数,将索引和数据分开存储,因此每一个页中存储的索引更多。

B+树的叶节点增加了指针链接,可以查询效率更高;

但同样的,B+树对查询的优化操作会降低了一定写入性能。

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