• BTree vs B+Tree 节点操作流程图解


    BTree vs B+Tree

    • 无论 BTree 还是 B+Tree,每个叶子节点到根节点距离都相同
    • BTree key 及 value 在每个节点上,无论叶子还是非叶子节点
      image-20210901170943656
    • B+Tree 普通节点只存 key,叶子节点才存储 key 和 value,因此分叉数可以更多
      • 不过也请注意,普通节点上的 key 有的会与叶子节点的 key 重复
    • B+Tree 必须到达叶子节点才能找到 value
    • B+Tree 叶子节点用链表连接,可以方便范围查询及全表遍历
      image-20210901170954328

    注:这两张图都是仅画了 key,未画 value

    B+Tree 操作节点

    B+Tree 新增 key

    假设阶数(m)为5

    1. 若为空树,那么直接创建一个节点,插入 key 即可,此时这个叶子结点也是根结点。例如,插入 5

      image-20210901174939408

    2. 插入时,若当前结点 key 的个数小于阶数,则插入结束

    3. 依次插入 8、10、15,按 key 大小升序

      image-20210901175021697

    4. 插入 16,这时到达了阶数限制,所以要进行分裂

      image-20210901175057315

    5. 叶子节点分裂规则:将这个叶子结点分裂成左右两个叶子结点,左叶子结点包含前 m/2 个(2个)记录,右结点包含剩下的记录,将中间的 key 进位到父结点中。注意:中间的 key 仍会保留在叶子节点一份

      image-20210901175106713

    6. 插入 17

      image-20210901175333804

    7. 插入 18,这时当前结点的 key 个数到达 5,进行分裂

      image-20210901175352807

    8. 分裂成两个结点,左结点 2 个记录,右结点 3 个记录,key 16 进位到父结点中

      image-20210901175413305

    9. 插入 19、20、21、22、6、9

      image-20210901175440205

    10. 插入 7,当前结点的 key 个数到达 5,需要分裂

      image-20210901175518737

    11. 分裂后 key 7 进入到父结点中,这时父节点 key 个数也到达 5

      image-20210901175544893

    12. 非叶子节点分裂规则:左子结点包含前 (m-1)/2 个 key,将中间的 key 进位到父结点中(不保留),右子节点包含剩余的 key

      image-20210901175617464

    B+Tree 查询 key

    以查询 15 为例

    • 第一次 I/O

      image-20210901175721826

    • 第二次 I/O

      image-20220823202834099

    • 第三次 I/O

      image-20210901175801859

    B+Tree 删除叶子节点 key

    1. 初始状态

      image-20210901180320860

    2. 删完有富余。即删除后结点的key的个数 > m/2 – 1,删除操作结束,例如删除 22

      image-20210901180331158

    3. 删完没富余,但兄弟节点有富余。即兄弟结点 key 有富余( > m/2 – 1 ),向兄弟结点借一个记录,同时替换父节点,例如删除 15

      image-20210901180356515

    4. 兄弟节点也不富余,合并兄弟叶子节点。即兄弟节点合并成一个新的叶子结点,并删除父结点中的key,将当前结点指向父结点,例如删除 7

      image-20210901180405393

    5. 也需要删除非叶子节点中的 7,并替换父节点保证区间仍有效

      image-20210901180422491

    6. 左右兄弟都不够借,合并

    image-20210901180516139

    B+Tree 删除非叶子节点 key

    接着上面的操作

    1. 非叶子节点 key 的个数 > m/2 – 1,则删除操作结束,否则执行 2

    2. 兄弟结点有富余,父结点 key 下移,兄弟结点 key 上移,删除结束,否则执行 3

    3. 兄弟节点没富余,当前结点和兄弟结点及父结点合并成一个新的结点。重复 1
      image-20210901180516139

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  • 原文地址:https://blog.csdn.net/weixin_45525272/article/details/126492390