一、B树的起源
B树,最早是由德国计算机科学家Rudolf Bayer等人于1972年在论文 《Organization and Maintenance of Large Ordered Indexes》提出的,不过我去看了看原文,发现作者也没有解释为什么就叫B-trees了,所以把B树的B,简单地解释为Balanced或者Binary都不是特别严谨,也许作者就是取其名字Bayer的首字母命名的也说不定啊……
二、B树长啥样
还是直接看图比较清楚,图中所示,B树事实上是一种平衡的多叉查找树,也就是说最多可以开m个叉(m>=2),我们称之为m阶b树,为了体现本博客的良心之处,不同于其他地方都能看到2阶B树,这里特意画了一棵5阶B树 。
总的来说,m阶B树满足以下条件:
每个节点至多可以拥有m棵子树
根节点,只有至少有2个节点(要么极端情况,就是一棵树就一个根节点,单细胞生物,即是根,也是叶,也是树)
非根非叶的节点至少有的Ceil(m/2)个子树(Ceil表示向上取整,图中5阶B树,每个节点至少有3个子树,也就是至少有3个叉)
非叶节点中的信息包括[n,A0,K1,A1,K2,A2,…,Kn,An],,其中n表示该节点中保存的关键字个数,K为关键字且Ki<Ki+1,A为指向子树根节点的指针
从根到叶子的每一条路径都有相同的长度,也就是说,叶子节在相同的层,并且这些节点不带信息,实际上这些节点就表示找不到指定的值,也就是指向这些节点的指针为空
B树的查询过程和二叉排序树比较类似,从根节点依次比较每个结点,因为每个节点中的关键字和左右子树都是有序的,所以只要比较节点中的关键字,或者沿着指针就能很快地找到指定的关键字,如果查找失败,则会返回叶子节点,即空指针
例如查询图中字母表中的K
从根节点P开始,K的位置在P之前,进入左侧指针
左子树中,依次比较C、F、J、M,发现K在J和M之间
沿着J和M之间的指针,继续访问子树,并依次进行比较,发现第一个关键字K即为指定查找的值
三、Plus版——B+树
作为B树的加强版,B+树与B树的差异在于:
有n棵子树的节点含有n个关键字(也有认为是n-1个关键字)
所有的叶子节点包含了全部的关键字,及指向含这些关键字记录的指针,且叶子节点本身根据关键字自小而大顺序连接
非叶子节点可以看成索引部分,节点中仅含有其子树(根节点)中的最大(或最小)关键字
B+树的查找过程,与B树类似,只不过查找时,如果在非叶子节点上的关键字等于给定值,并不终止,而是继续沿着指针直到叶子节点位置。因此在B+树,不管查找成功与否,每次查找都是走了一条从根到叶子节点的路径