補充介紹:B-TREE
B-樹(B-tree)是一種自平衡的多路搜尋樹,用於資料庫和檔案系統中,以高效地存取、插入和刪除大量數據。以下是 B-樹的一些基本特點和運作方式:
B-樹的基本特點
- 多路搜尋樹:與二叉樹不同,B-樹的每個節點可以有多個子節點,而不僅僅是兩個。這使得 B-樹能夠在較少的層級中存儲大量資料,提高查找效率。
- 節點的排序:每個節點內的鍵值都是排序的,這樣可以利用二分搜尋進行快速查找。
- 平衡性:所有的葉子節點都在同一層,這確保了樹的平衡,使得從根節點到葉子節點的路徑長度相同。
- 節點的容量:每個節點能夠容納一定數量的鍵值和子節點。具體的數量取決於 B-樹的階數(order)。
B-樹的結構
- 根節點:樹的最上層節點,可以有多個子節點。
- 內部節點:非葉子節點,包含鍵值和指向子節點的指針,用於指導查找路徑。
- 葉子節點:樹的最底層節點,只包含鍵值,沒有子節點。
B-樹的性質
- 階數(Order):B-樹的階數 \( t \) 指每個節點最多可以有 \( t \) 個子節點。每個節點至少有 \( \lceil t/2 \rceil \) 個子節點(對於根節點,這個數量可以少於 \( t \)),這樣可以確保樹的平衡。
- 鍵值數量:每個節點可以包含 \( t-1 \) 個鍵值。這些鍵值用來分隔子節點的範圍。
B-樹的操作
- 查找:從根節點開始,根據鍵值的排序,逐層向下搜尋,直到找到目標鍵值或達到葉子節點。
- 插入:將新的鍵值插入適當的節點中。如果節點滿了,則分裂該節點,並將中間的鍵值提升到父節點。
- 刪除:刪除鍵值後,如果節點的鍵值數量低於最小要求,則需要進行合併或借用操作,以維持 B-樹的平衡性。
應用
- 資料庫系統:B-樹常用於資料庫索引中,以加速查詢和更新操作。