B树是一种多路平衡查找树,常用于在磁盘等外部存储中实现高效的查找、插入和删除操作。下面是使用Go语言实现B树的代码示例:
type BTree struct {
degree int // B树的度数
root *node // B树的根节点
}
type node struct {
keys []int // 节点中存储的关键字列表
children []*node // 节点的子节点列表,在叶子节点中为空
isLeaf bool // 是否为叶子节点
}
// 新建一个B树
func NewBTree(degree int) *BTree {
return &BTree{degree: degree, root: newLeafNode(degree)}
}
// 在B树中查找指定的关键字
func (b *BTree) Search(key int) bool {
return b.root.search(key)
}
// 在B树中插入一个新的关键字
func (b *BTree) Insert(key int) {
if b.root.isFull(b.degree) {
newRoot := newNode(b.degree, false)
newRoot.children = append(newRoot.children, b.root)
newRoot.splitChild(0, b.root)
index := 0
if newRoot.keys[0] < key {
index++
}
newRoot.children[index].insertNonFull(key)
b.root = newRoot
} else {
b.root.insertNonFull(key)
}
}
func newNode(degree int, isLeaf bool) *node {
return &node{keys: make([]int, 0, 2*degree-1), children: make([]*node, 0, 2*degree), isLeaf: isLeaf}
}
func newLeafNode(degree int) *node {
return newNode(degree, true)
}
func (n *node) isFull(degree int) bool {
return len(n.keys) == 2*degree-1
}
func (n *node) search(key int) bool {
i := 0
for i < len(n.keys) && key > n.keys[i] {
i++
}
if i < len(n.keys) && key == n.keys[i] {
return true
}
if n.isLeaf {
return false
}
return n.children[i].search(key)
}
func (n *node) insertNonFull(key int) {
i := len(n.keys) - 1
if n.isLeaf {
n.keys = append(n.keys, 0)
for i >= 0 && key < n.keys[i] {
n.keys[i+1] = n.keys[i]
i--
}
n.keys[i+1] = key
} else {
for i >= 0 && key < n.keys[i] {
i--
}
if n.children[i+1].isFull(len(n.keys)) {
n.splitChild(i+1, n.children[i+1])
if key > n.keys[i+1] {
i++
}
}
n.children[i+1].insertNonFull(key)
}
}
func (n *node) splitChild(i int, y *node) {
z := newNode(y.degree, y.isLeaf)
z.keys = append(z.keys, y.keys[y.degree:]...)
y.keys = y.keys[:y.degree-1]
if !y.isLeaf {
z.children = append(z.children, y.children[y.degree:]...)
y.children = y.children[:y.degree]
}
n.children = append(n.children, nil)
for j := len(n.children) - 1; j > i; j-- {
n.children[j] = n.children[j-1]
}
n.children[i+1] = z
n.keys = append(n.keys, 0)
for j := len(n.keys) - 1; j > i; j-- {
n.keys[j] = n.keys[j-1]
}
n.keys[i] = y.keys[y.degree-1]
}
需要注意的是,B树的度数可以根据具体情况进行调整,不同的度数可以对应不同的磁盘块大小和访问效率。同时,在实际应用中,可以根据实际数据集的特点来进行优化,例如采用B+树来减少非叶子节点的空间占用和磁盘块的读写次数。