面試常問的問題:數據結構之B-樹和B+樹

一棵m階B樹(balanced tree of order m)是一棵平衡的m路搜索樹。它或者是空樹,或者是滿足下列性質的樹:

1、根結點至少有兩個子女;

2、每個非根節點所包含的關鍵字個數 j 滿足:┌m/2┐ - 1 <= j <= m - 1;

3、除根結點以外的所有結點(不包括葉子結點)的度數正好是關鍵字總數加1,故內部子樹個數 k 滿足:┌m/2┐ <= k <= m ;

4、所有的葉子結點都位於同一層。

特點:

是一種多路搜索樹(並不是二叉的):

1.定義任意非葉子結點最多隻有M個兒子;且M>2;

2.根結點的兒子數為[2, M];

3.除根結點以外的非葉子結點的兒子數為[M/2, M];

4.每個結點存放至少M/2-1(取上整)和至多M-1個關鍵字;(至少2個關鍵字)

5.非葉子結點的關鍵字個數=指向兒子的指針個數-1;

6.非葉子結點的關鍵字:K[1], K[2], …, K[M-1];且K[i] < K[i+1];

7.非葉子結點的指針:P[1], P[2], …, P[M];其中P[1]指向關鍵字小於K[1]的

子樹,P[M]指向關鍵字大於K[M-1]的子樹,其它P[i]指向關鍵字屬於(K[i-1], K[i])的子樹;

8.所有葉子結點位於同一層;

B+樹

B+ 樹是一種樹數據結構,是一個n叉樹,每個節點通常有多個孩子,一棵B+樹包含根節點、內部節點和葉子節點。根節點可能是一個葉子節點,也可能是一個包含兩個或兩個以上孩子節點的節點。

用途:

B+ 樹通常用於數據庫和操作系統的文件系統中。NTFS, ReiserFS, NSS, XFS, JFS, ReFS 和BFS等文件系統都在使用B+樹作為元數據索引。B+ 樹的特點是能夠保持數據穩定有序,其插入與修改擁有較穩定的對數時間複雜度。B+ 樹元素自底向上插入。

B+樹的定義

B+樹是應文件系統所需而出的一種B-樹的變型樹。一棵m階的B+樹和m階的B-樹的差異在於:

1.有n棵子樹的結點中含有n個關鍵字,每個關鍵字不保存數據,只用來索引,所有數據都保存在葉子節點。

2.所有的葉子結點中包含了全部關鍵字的信息,及指向含這些關鍵字記錄的指針,且葉子結點本身依關鍵字的大小自小而大順序鏈接。

3.所有的非終端結點可以看成是索引部分,結點中僅含其子樹(根結點)中的最大(或最小)關鍵字。

通常在B+樹上有兩個頭指針,一個指向根結點,一個指向關鍵字最小的葉子結點。

B+樹是B-樹的變體,也是一種多路搜索樹:

1.其定義基本與B-樹同,除了:

2.非葉子結點的子樹指針與關鍵字個數相同;

3.非葉子結點的子樹指針P[i],指向關鍵字值屬於[K[i], K[i+1])的子樹

(B-樹是開區間);

5.為所有葉子結點增加一個鏈指針;

6.所有關鍵字都在葉子結點出現;

總結:

B-樹:

多路搜索樹,每個結點存儲M/2到M個關鍵字,非葉子結點存儲指向關鍵

字範圍的子結點;

所有關鍵字在整顆樹中出現,且只出現一次,非葉子結點可以命中;

B+樹:

在B-樹基礎上,為葉子結點增加鏈表指針,所有關鍵字都在葉子結點

中出現,非葉子結點作為葉子結點的索引;B+樹總是到葉子結點才命中;

面試常問的問題:數據結構之B-樹和B+樹


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