3. B树
B树也称B-树,它是一颗多路平衡查找树。B树的定义:
- 每个节点最多有m-1个关键字(可以存有的键值对)
- 根节点最少可以只有1个关键字
- 非根节点至少有m/2个关键字
- 每个节点中的关键字都按照从小到大的顺序排列,每个关键字的左子树中的所有关键字都小于它,而右子树中的所有关键字都大于它。
- 所有叶子节点都位于同一层,或者说根节点到每个叶子节点的长度都相同
- 每个节点都存有索引和数据,也就是对应的key和value。
描述一颗B树时需要指定它的阶数,阶数表示了一个节点最多有多少个孩子节点,一般用字母m表示阶数。根节点的关键字数量范围:1 <= k <= m-1,非根节点的关键字数量范围:m/2 <= k <= m-1。比如这里有一个5阶的B树,根节点数量范围:1 <= k <= 4,非根节点数量范围:2 <= k <= 4。
插入
插入18,70,50,40
插入22,发现这个节点的关键字已经大于4了,所以需要进行分裂
接着插入23,25,39
分裂
删除
初始状态是下面这样的B树
- 删除15,这种情况是删除叶子节点的元素,如果删除之后,节点数还是大于m/2,这种情况只要直接删除即可
- 删除22,这种情况的规则:22是非叶子节点,对于非叶子节点的删除,我们需要用后继key(元素)覆盖要删除的key,然后在后继key所在的子支中删除该后继key。所以将后继元素24移到被删除的22所在的节点。
此时发现26所在的节点只有一个元素,小于2个(m/2),这个节点不符合要求,这时候的规则(向兄弟节点借元素):如果删除叶子节点,如果删除元素后元素个数少于(m/2),并且它的兄弟节点的元素大于(m/2),也就是说兄弟节点的元素比最少值m/2还多,将先将父节点的元素移到该节点,然后将兄弟节点的最后一个元素再移动到父节点。(右旋)
- 接着删除28,删除叶子节点,删除后不满足要求,所以,我们需要考虑向兄弟节点借元素,但是,兄弟节点也没有多的节点(2个),借不了。如果遇到这种情况,首先,还是将先将父节点的元素移到该节点,然后,将当前节点及它的兄弟节点中的key合并,形成一个新的节点。
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