请帮我用c++写b树的代码,包括以下函数:b树的数据结构、b树的创建、b树的插入、用b树查找指定值、用b树查找出结点中数值最大的几个树。要求:越简单越好

时间: 2023-09-06 18:04:41 浏览: 118
### 回答1: 好的,以下是一个简单的C++ B树实现,包括B树的数据结构、创建、插入、查找指定值、查找最大值的几个节点: ```c++ #include <iostream> #include <vector> const int ORDER = 3; //B树的阶数 struct TreeNode { bool is_leaf; //是否是叶子节点 int key_num; //关键字数量 int key[ORDER-1]; //关键字 TreeNode* child[ORDER]; //子节点指针 TreeNode* parent; //父节点指针 TreeNode(bool is_leaf=false, int key_num=0, TreeNode* parent=nullptr) : is_leaf(is_leaf), key_num(key_num), parent(parent) { for (int i = 0; i < ORDER-1; ++i) { key[i] = 0; } for (int i = 0; i < ORDER; ++i) { child[i] = nullptr; } } }; class BTree { public: BTree() : root(nullptr) {} void insert(int value); bool search(int value); std::vector<int> search_max(int n); private: TreeNode* root; void split_child(TreeNode* parent, int index); void insert_nonfull(TreeNode* node, int value); bool search_node(TreeNode* node, int value); void search_max_node(TreeNode* node, std::vector<int>& result, int& count); }; void BTree::insert(int value) { if (root == nullptr) { //树为空 root = new TreeNode(true, 1); //创建根节点 root->key[0] = value; } else { if (root->key_num == ORDER-1) { //根节点已满 TreeNode* new_root = new TreeNode(false, 0); //创建新的根节点 new_root->child[0] = root; root->parent = new_root; split_child(new_root, 0); insert_nonfull(new_root, value); root = new_root; } else { insert_nonfull(root, value); } } } void BTree::split_child(TreeNode* parent, int index) { TreeNode* left_child = parent->child[index]; TreeNode* right_child = new TreeNode(left_child->is_leaf, ORDER/2, parent); for (int i = 0; i < ORDER/2; ++i) { //复制关键字和子节点指针 right_child->key[i] = left_child->key[i+ORDER/2]; } if (!left_child->is_leaf) { for (int i = 0; i < ORDER/2+1; ++i) { right_child->child[i] = left_child->child[i+ORDER/2]; right_child->child[i]->parent = right_child; } } left_child->key_num = ORDER/2; for (int i = parent->key_num; i > index; --i) { //调整父节点的关键字和子节点指针 parent->child[i+1] = parent->child[i]; } parent->child[index+1] = right_child; for (int i = parent->key_num-1; i >= index; --i) { parent->key[i+1] = parent->key[i]; } parent->key[index] = left_child->key[ORDER/2-1]; parent->key_num++; } void BTree::insert_nonfull(TreeNode* node, int value) { int i = node->key_num-1; if (node->is_leaf) { while (i >= 0 && value < node->key[i]) { node->key[i+1] = node->key[i]; i--; } node->key[i+1] = value; node->key_num++; } else { while (i >= 0 && value < node->key[i]) { i--; } i++; if (node->child[i]->key_num == ORDER-1) { //子节点已满 split_child(node, i); if (value > node->key[i]) { i++; } } insert_nonfull(node->child[i], value); } } bool BTree::search(int value) { if (root == nullptr) { //树为空 return false; } else { return search_node(root, value); } } bool BTree::search_node(TreeNode* node, int value) { int i = 0; while (i < node->key_num && value > node->key[i]) { i++; } if (i < node->key_num && value == node->key[i]) { //找到了关键字 return true; } else if (node->is_leaf) { //到达叶子节点 return false; } else { return search_node(node->child[i], value); } } std::vector<int> BTree::search_max(int n) { std::vector<int> result; int count = 0; search_max_node(root, result, count); if (n > result.size()) { //需要查找的数量大于B树中包含的关键字数量 return result; } else { return std::vector<int>(result.end()-n, result.end()); } } void BTree::search_max_node(TreeNode* node, std::vector<int>& result, int& count) { if (node == nullptr) { return; } if (node->is_leaf) { for (int i = node->key_num-1; i >= 0; --i) { //从后向前遍历关键字 result.push_back(node->key[i]); count++; if (count >= ORDER) { //已经找到n个关键字 return; } } } else { search_max_node(node->child[node->key_num], result, count); //从最右边的子节点开始遍历 for (int i = node->key_num-1; i >= 0; --i) { result.push_back(node->key[i]); count++; if (count >= ORDER) { //已经找到n个关键字 return; } search_max_node(node->child[i], result, count); } } } int main() { BTree tree; tree.insert(3); tree.insert(1); tree.insert(2); tree.insert(5); tree.insert(4); std::cout << tree.search(3) << std::endl; //输出1 std::cout << tree.search(6) << std::endl; //输出0 std::vector<int> result = tree.search_max(3); for (int i = 0; i < result.size(); ++i) { std::cout << result[i] << " "; } //输出5 4 3 return 0; } ``` 以上代码仅供参考,实际使用时还需要根据具体情况进行调整和优化。 ### 回答2: 下面是一个简单的用C语言实现B树的代码,包括B树的数据结构、创建、插入、查找指定值和查找出节点中数值最大的几个数。 ```c #include<stdio.h> #include<stdlib.h> // 定义B树的阶数 #define M 3 // 定义B树的节点结构 typedef struct BTreeNode { int n; // 当前节点中的关键字个数 int keys[M-1]; // 关键字数组 struct BTreeNode* child[M]; // 子节点 int leaf; // 是否为叶子节点 }* BTree; // 创建B树 BTree createBTree() { BTree root = (BTree)malloc(sizeof(struct BTreeNode)); root->n = 0; root->leaf = 1; for(int i=0; i<M; i++) { root->child[i] = NULL; } return root; } // 在B树中插入关键字 void insertBTree(BTree* tree, int key) { BTreeNode* root = *tree; if(root->n == M-1) { // 根节点已满,需要分裂 BTreeNode* temp = (BTreeNode*)malloc(sizeof(struct BTreeNode)); // 创建新的根节点 *tree = temp; temp->n = 0; temp->child[0] = root; temp->leaf = 0; splitChild(temp, 0, root); // 分裂原根节点 insertNonFull(temp, key); // 在分裂后的根节点中插入关键字 } else { insertNonFull(root, key); } } // B树中插入关键字的辅助函数 void insertNonFull(BTreeNode* node, int key) { int i = node->n; if(node->leaf) { // 如果节点是叶子节点,直接插入关键字 while(i>0 && key < node->keys[i-1]) { node->keys[i] = node->keys[i-1]; i--; } node->keys[i] = key; node->n++; } else { while(i>0 && key < node->keys[i-1]) { i--; } if(node->child[i]->n == M-1) { // 子节点已满,需要分裂 splitChild(node, i, node->child[i]); if(key > node->keys[i]) { i++; } } insertNonFull(node->child[i], key); } } // 分裂节点 void splitChild(BTreeNode* parent, int index, BTreeNode* child) { BTreeNode* newNode = (BTreeNode*)malloc(sizeof(struct BTreeNode)); newNode->n = M/2 - 1; newNode->leaf = child->leaf; for(int j=0; j<M/2-1; j++) { newNode->keys[j] = child->keys[j+M/2]; } if(!child->leaf) { for(int j=0; j<M/2; j++) { newNode->child[j] = child->child[j+M/2]; } for(int j=index+1; j<parent->n+1; j++) { parent->child[j+1] = parent->child[j]; } parent->child[index+1] = newNode; } for(int j=index; j<parent->n; j++) { parent->keys[j] = parent->keys[j+1]; } parent->keys[index] = child->keys[M/2 - 1]; parent->n++; child->n = M/2 - 1; } // 在B树中查找指定值 int searchBTree(BTree tree, int key) { if(tree == NULL) { return 0; } int i = 0; while(i < tree->n && key > tree->keys[i]) { i++; } if(i < tree->n && key == tree->keys[i]) { return 1; } else if (tree->leaf) { return 0; } else { return searchBTree(tree->child[i], key); } } // 在B树中查找出节点中数值最大的几个树 void findMaxValues(BTree tree, int k) { if(tree == NULL) { return; } if(k > tree->n) { k = tree->n; } for(int i=tree->n-k; i<tree->n; i++) { printf("%d ", tree->keys[i]); } if(!tree->leaf) { for(int i=0; i<tree->n+1; i++) { findMaxValues(tree->child[i], k); } } } int main() { BTree tree = createBTree(); insertBTree(&tree, 10); insertBTree(&tree, 20); insertBTree(&tree, 5); insertBTree(&tree, 30); insertBTree(&tree, 15); insertBTree(&tree, 25); findMaxValues(tree, 3); return 0; } ``` 这个代码实现了B树的创建、插入、查找指定值和查找出节点中数值最大的几个数的功能。请根据你的需求适当调整代码中的变量、宏定义等。 ### 回答3: 以下是一个简单的C代码实现B树的数据结构、创建、插入、查找指定值和查找结点中数值最大的几个数的函数: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #define M 3 typedef struct Node { int n; int keys[M-1]; struct Node *childs[M]; int leaf; } Node; // 创建B树 Node* createBTree() { Node* root = (Node*)malloc(sizeof(Node)); root->n = 0; root->leaf = 1; return root; } // 在B树的指定结点中插入键值 void insert(Node* node, int value) { int i = node->n; if (node->leaf) { // 从后往前依次将大于value的键值后移一位 while (i >= 1 && value < node->keys[i-1]) { node->keys[i] = node->keys[i-1]; i--; } node->keys[i] = value; node->n++; } else { // 找到应插入的子结点 while (i >= 1 && value < node->keys[i-1]) { i--; } // 如果子结点已满,先分裂 if (node->childs[i]->n == M-1) { splitChild(node, i); if (value > node->keys[i]) { i++; } } insert(node->childs[i], value); } } // 分裂B树的指定结点的指定子结点 void splitChild(Node* node, int index) { Node* child = node->childs[index]; Node* newNode = (Node*)malloc(sizeof(Node)); newNode->leaf = child->leaf; newNode->n = M / 2 - 1; for (int i = 0; i <= M/2 - 2; i++) { newNode->keys[i] = child->keys[i + M/2]; } if (!child->leaf) { for (int i = 0; i <= M/2 - 1; i++) { newNode->childs[i] = child->childs[i + M/2]; } } child->n = M / 2 - 1; for (int i = node->n; i >= index+1; i--) { node->childs[i+1] = node->childs[i]; } node->childs[index+1] = newNode; for (int i = node->n-1; i >= index; i--) { node->keys[i+1] = node->keys[i]; } node->keys[index] = child->keys[M/2 - 1]; node->n++; } // 在B树中查找指定值 void search(Node* node, int value) { int i = 0; while (i < node->n && value > node->keys[i]) { i++; } if (i < node->n && value == node->keys[i]) { printf("找到了指定值 %d\n", value); return; } if (node->leaf) { printf("未找到指定值 %d\n", value); return; } search(node->childs[i], value); } // 在B树中查找结点中数值最大的几个数 void findLargest(Node* node, int k) { if (node) { if (k > 0) { findLargest(node->childs[node->n], k); for (int i = node->n-1; i >= 0 && k > 0; i--, k--) { printf("%d ", node->keys[i]); findLargest(node->childs[i], k); } } } } int main() { Node* bTree = createBTree(); // 插入键值 insert(bTree, 5); insert(bTree, 3); insert(bTree, 7); insert(bTree, 1); insert(bTree, 8); insert(bTree, 2); insert(bTree, 4); insert(bTree, 6); insert(bTree, 9); // 查找指定值 search(bTree, 6); search(bTree, 10); // 查找结点中数值最大的几个数 findLargest(bTree, 3); return 0; } ``` 注意:上述代码只是一个简单的B树实现,可能还存在一些不足之处,仅供参考。真正实现B树需要考虑更多细节,如删除键值、合并结点等。
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