B-树:
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一种适合外查找的平衡多叉树(有些地方写的是B-树,注意不要误读 成"B减树") 。
M阶的B树满足如下性质:
1、根节点至少有两个孩子;
2、每个非根节点有[[M/2],M]个孩子;
3、每个非根节点有[[M/2],M-1]个关键字,并且以升序排列;
4、key[i]和key[i+1]之间的孩子节点的值介于key[i]和key[i+1]之间;
5、所有的叶子节点都在同一层。
M阶的B树----M=3
插入:
如果插入值后,该节点的关键字的个数大于规定的要求,则需要调整,即分裂(新创建一个节点,把位于关键字序列中的中位数(不包含中位数)以后的值包括子树都拷贝到新建的节点中,将中位数提出成树的根节点,中位数以前的值将成为中位数的左子树,后半部分成为右子树),如下图:
应用:运用于数据库和文件系统。
具体实现代码如下:
#pragma once
//使用外查找的平衡多叉树
//性质:
// 1、根节点至少有两个孩子
// 2、每个非根节点有[[M/2],M]个孩子
// 3、每个非根节点有[[M/2],M-1]个关键字,并且以升序排列
// 4、key[i]和key[i+1]之间的孩子节点的值介于key[i]和key[i+1]之间
// 5、所有的叶子节点都在同一层
template
struct BTreeNode
{
K _key[M];//关键字的个数为M-1,多留一个位置可以更加方便的求取中位数
BTreeNode
BTreeNode
size_t _size;//数组中存放的有效关键字的个数
BTreeNode()
:_parent(NULL)
,_size(0)
{
for(int i = 0;i < M+1;++i)
{
_subs[i] = NULL;
}
}
};
template
struct Pair
{
K _first;
V _second;
Pair(const K& key = K(),const V& value = V())//缺省参数,会调用默认构造函数
:_first(key)
,_second(value)
{ }
};
template
class BTree
{
typedef BTreeNode
public:
BTree()
:_root(NULL)
{ }
Pair
{
if(_root == NULL)
return Pair
Node* parent = NULL;
Node* cur = _root;
while (cur)
{
int index = 0;
while (index < cur->_size)
{
if(key == cur->_key[index])
{
return Pair
}
else if(key < cur->_key[index])
{
break;
}
else
{
index++;
}
}
parent = cur;
cur = cur->_subs[index];
}
return Pair
//找完也没找到,为了使得该情况下方便插入节点,因此返回panrent,插入节点插入在parent上
}
bool Insert(const K& key)//插入
{
//当前无节点
if(_root == NULL)
{
_root = new Node;//开辟一个新的节点
_root->_key[0] = key;
_root->_subs[0] = NULL;
_root->_parent = NULL;
_root->_size++;
return true;
}
Pair
if(cur._second != -1)//找到,则返回false,不插入重复关键字
{
return false;
}
//在节点cur中插入key和sub
Node* str = cur._first;
K newKey = key;
Node* sub = NULL;
while (1)
{
_InsertKey(str,newKey,sub);
if(str->_size < M)//关键字的数量小于M,则正确,直接返回
return true;
//插入数据后,该节点的关键字的个数大于规定的数量,需要调整,进行分裂
int mid = (str->_size - 1)/2;
int index = 0;
Node* temp = new Node;
//先拷贝下标为mid后的关键字
for(size_t i = mid + 1;i < str->_size;i++)
{
temp->_key[index++] = str->_key[i];
temp->_size++;
str->_key[i] = 0;
}
//接着拷贝下标为mid的关键字的sub
index = 0;
for(size_t i = mid + 1;i <= str->_size;i++)
{
temp->_subs[index++] = str->_subs[i];
if(str->_subs[i] != NULL)
str->_subs[i]->_parent = temp;
}
//更改str的大小
str->_size = (str->_size - 1)/2;
if(str->_parent == NULL)
{
_root = new Node;
_root->_key[0] = str->_key[mid];
str->_key[mid] = 0;
_root->_subs[0] = str;
_root->_subs[1] = temp;
_root->_size = 1;
str->_parent = _root;
temp->_parent = _root;
return true;
}
else
{
newKey = str->_key[mid];
str->_key[mid] = 0;
sub = temp;
str = str->_parent;
}
}
}
void InOrder()
{
_InOrder(_root);
cout< } protected: void _InsertKey(Node* cur,const K& key,Node* sub) { int index = cur->_size - 1; while (index >= 0 && cur->_key[index] > key)//若插入的节点比改位置的值小,则需要移位 { cur->_key[index+1] = cur->_key[index]; cur->_subs[index+2] = cur->_subs[index+1]; --index; } //否则,直接插入 cur->_key[index + 1] = key; cur->_subs[index+2] = sub; if(sub != NULL) sub->_parent = cur; cur->_size++; } void _InOrder(Node* root) { if(root == NULL) return; for(int i = 0;i < root->_size;i++) { _InOrder(root->_subs[i]); cout< } _InOrder(root->_subs[root->_size]); } protected: Node* _root; }; void BTreeTest() { BTree int a[] = {53,75,139,49,145,36,101}; for(int i = 0;i < sizeof(a)/sizeof(a[i]);i++) { tree.Insert(a[i]); } tree.InOrder(); } 运行结果:
网页标题:平衡搜索树之B-树
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