B-, B+,B* 樹

 B- 樹

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. 根結點的兒子數爲 [2, M] ;

       3. 除根結點以外的非葉子結點的兒子數爲 [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;

        如:( M=3 )

     image ‍ 

       B- 樹的搜索,從根結點開始,對結點內的關鍵字(有序)序列進行二分查找,如果命中則結束,否則進入查詢關鍵字所屬範圍的兒子結點;重複,直到所對應的兒子指針爲空,或已經是葉子結點;

B- 樹的特性:

       1. 關鍵字集合分佈在整顆樹中;

       2. 任何一個關鍵字出現且只出現在一個結點中;

       3. 搜索有可能在非葉子結點結束;

       4. 其搜索性能等價於在關鍵字全集內做一次二分查找;

       5. 自動層次控制;

        由於限制了除根結點以外的非葉子結點,至少含有 M/2 個兒子,確保了結點的至少利用率,其最底搜索性能爲:

             image 

        其中, M 爲設定的非葉子結點最多子樹個數, N 爲關鍵字總數;

        所以 B- 樹的性能總是等價於二分查找(與 M 值無關),也就沒有 B 樹平衡的問題;

        由於 M/2 的限制,在插入結點時,如果結點已滿,需要將結點分裂爲兩個各佔 M/2 的結點;刪除結點時,需將兩個不足 M/2 的兄弟結點合併;

 

B+ 樹

       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. 爲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;

        如:( M=3 )

     image ‍ 

    B+ 的搜索與 B- 樹也基本相同,區別是 B+ 樹只有達到葉子結點才命中( B- 樹可以在非葉子結點命中),其性能也等價於在關鍵字全集做一次二分查找;

       B+ 的特性:

       1. 所有關鍵字都出現在葉子結點的鏈表中(稠密索引),且鏈表中的關鍵字恰好是有序的;

       2. 不可能在非葉子結點命中;

       3. 非葉子結點相當於是葉子結點的索引(稀疏索引),葉子結點相當於是存儲(關鍵字)數據的數據層;

       4. 更適合文件索引系統;

   

B* 樹

        是 B+ 樹的變體,在 B+ 樹的非根和非葉子結點再增加指向兄弟的指針;

     image ‍ 

    B* 樹定義了非葉子結點關鍵字個數至少爲 (2/3)*M ,即塊的最低使用率爲 2/3 (代替 B+ 樹的 1/2 );

       B+ 樹的分裂:當一個結點滿時,分配一個新的結點,並將原結點中 1/2 的數據複製到新結點,最後在父結點中增加新結點的指針;B+ 樹的分裂隻影響原結點和父結點,而不會影響兄弟結點,所以它不需要指向兄弟的指針;

       B* 樹的分裂:當一個結點滿時,如果它的下一個兄弟結點未滿,那麼將一部分數據移到兄弟結點中,再在原結點插入關鍵字,最後修改父結點中兄弟結點的關鍵字(因爲兄弟結點的關鍵字範圍改變了);如果兄弟也滿了,則在原結點與兄弟結點之間增加新結點,並各複製 1/3 的數據到新結點,最後在父結點增加新結點的指針;

        所以, B* 樹分配新結點的概率比 B+ 樹要低,空間使用率更高;

發表評論
所有評論
還沒有人評論,想成為第一個評論的人麼? 請在上方評論欄輸入並且點擊發布.
相關文章