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漫画算法:什么是 B+ 树?

程序员的那些事  · 公众号  · 程序员  · 2017-07-14 17:17

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来源:伯乐专栏作者/ 玻璃猫, 微信公众号 - 梦见(dreamsee321)

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之前已介绍了 B 树的原理和应用,没看过的童鞋,请点击下面的链接:


漫画:什么是 B 树?


这一次我们来介绍 B+ 树。






一个m阶的B树具有如下几个特征:


1.根结点至少有两个子女。


2.每个中间节点都包含k-1个元素和k个孩子, 其中 m/2 <= k <= m


3. 每一个叶子节点都包含k-1个元素, 其中 m/2 <= k <= m


4.所有的叶子结点都位于同一层。


5.每个节点中的 元素 从小到大排列,节点当中k-1个 元素 正好是k个孩子包含的元素的值域分划。




一个m阶的B+树具有如下几个特征:


1.有k个子树的中间节点包含有k个元素(B树中是k-1个元素),每个元素不保存数据,只用来索引,所有数据都保存在叶子节点。


2.所有的叶子结点中包含了全部元素的信息,及指向含这些元素记录的指针,且叶子结点本身依关键字的大小自小而大顺序链接。


3.所有的中间节点元素都同时存在于子节点,在子节点元素中是最大(或最小)元素。






















B-树中的卫星数据(Satellite Information):





B+树中的卫星数据 Satellite Information



需要补充的是,在数据库的聚集索引(Clustered Index)中,叶子节点直接包含卫星数据。在非聚集索引 (NonClustered Index) 中,叶子节点带有指向卫星数据的指针。









第一次磁盘IO:




第二次磁盘IO:




第三次磁盘IO:
















B-树的范围查找过程


自顶向下,查找到范围的下限(3):




中序遍历到元素6:




中序遍历到元素8:




中序遍历到元素9:




中序遍历到元素11,遍历结束:








B+树的范围查找过程


自顶向下,查找到范围的下限(3):




通过链表指针,遍历到元素6, 8:




通过链表指针,遍历到元素9, 11,遍历结束:












B+树的特征:


1.有k个子树的中间节点包含有k个元素(B树中是k-1个元素),每个元素不保存数据,只用来索引,所有数据都保存在叶子节点。


2.所有的叶子结点中包含了全部元素的信息,及指向含这些元素记录的指针,且叶子结点本身依关键字的大小自小而大顺序链接。


3.所有的中间节点元素都同时存在于子节点,在子节点元素中是最大(或最小)元素。



B+树的优势:


1.单一节点存储更多的元素,使得查询的IO次数更少。


2.所有查询都要查找到叶子节点,查询性能稳定。


3.所有叶子节点形成有序链表,便于范围查询。





漫画算法系列




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