请用C语言实现B+数的数据结构,写在一个文件中,有插入,删除,打印操作

时间: 2024-03-15 15:46:26 浏览: 48
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基于C++实现(控制台)实现链表的插入、删除、打印等操作的函数(线程安全型数据结构)【100012475】

由于B+树是一种复杂的数据结构,如果完整地实现B+树,代码会非常长。此处我们提供一个简单的B+树实现,仅包含了插入、删除和打印三种操作。 ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #define M 3 typedef struct BPlusNode { int key[M + 1]; // 关键字数组 int is_leaf; // 是否是叶子节点 int num; // 关键字个数 struct BPlusNode* child[M + 1]; // 子节点数组 } BPlusNode; // 创建节点 BPlusNode* create_node() { BPlusNode* node = (BPlusNode*)malloc(sizeof(BPlusNode)); node->is_leaf = 0; node->num = 0; for (int i = 0; i <= M; i++) { node->child[i] = NULL; } return node; } // 查找关键字所在的节点和位置 void search(BPlusNode* root, int key, BPlusNode** node, int* pos) { BPlusNode* p = root; while (p->is_leaf == 0) { int i = 0; while (i < p->num && key >= p->key[i]) { i++; } p = p->child[i]; } int i = 0; while (i < p->num && key > p->key[i]) { i++; } *node = p; *pos = i; } // 分裂节点 void split(BPlusNode** node, int pos) { BPlusNode* p = *node; BPlusNode* q = create_node(); q->is_leaf = p->is_leaf; q->num = M - pos - 1; for (int i = 0; i < q->num; i++) { q->key[i] = p->key[i + pos + 1]; } if (p->is_leaf == 1) { for (int i = 0; i < q->num; i++) { q->child[i] = p->child[i + pos + 1]; } } p->num = pos + 1; for (int i = p->num; i <= M; i++) { p->key[i] = 0; p->child[i] = NULL; } if (p->is_leaf == 0) { for (int i = p->num; i <= M; i++) { p->child[i] = NULL; } } for (int i = (*node)->num; i >= pos + 1; i--) { (*node)->child[i + 1] = (*node)->child[i]; } (*node)->child[pos + 1] = q; for (int i = (*node)->num - 1; i >= pos; i--) { (*node)->key[i + 1] = (*node)->key[i]; } (*node)->key[pos] = p->key[pos]; (*node)->num++; } // 插入关键字 void insert(BPlusNode** root, int key) { BPlusNode* p = NULL; int pos = 0; search(*root, key, &p, &pos); if (p->num < M) { for (int i = p->num; i > pos; i--) { p->key[i] = p->key[i - 1]; } p->key[pos] = key; p->num++; } else { split(&p, pos); if (key >= p->key[pos]) { pos++; } insert(&(p->child[pos]), key); } } // 删除关键字 void remove_key(BPlusNode** node, int pos) { BPlusNode* p = *node; for (int i = pos + 1; i < p->num; i++) { p->key[i - 1] = p->key[i]; } p->num--; } // 合并节点 void merge(BPlusNode** node, int pos) { BPlusNode* p = *node; BPlusNode* q = p->child[pos]; BPlusNode* r = p->child[pos + 1]; q->key[q->num] = p->key[pos]; q->num++; for (int i = 0; i < r->num; i++) { q->key[q->num + i] = r->key[i]; } if (r->is_leaf == 0) { for (int i = 0; i <= r->num; i++) { q->child[q->num + i] = r->child[i]; } } remove_key(&p, pos); for (int i = pos; i < p->num; i++) { p->child[i + 1] = p->child[i + 2]; } p->child[p->num + 1] = NULL; if (p->num == 0) { *node = q; free(p); } } // 删除关键字 void delete(BPlusNode** root, int key) { if (*root == NULL) { return; } BPlusNode* p = NULL; int pos = 0; search(*root, key, &p, &pos); if (p->is_leaf == 1 && p->key[pos] == key) { remove_key(&p, pos); } else if (p->is_leaf == 0) { if (p->child[pos]->num >= M) { BPlusNode* q = p->child[pos]; while (q->is_leaf == 0) { q = q->child[q->num]; } p->key[pos] = q->key[q->num - 1]; delete(&(p->child[pos]), q->key[q->num - 1]); } else if (p->child[pos + 1]->num >= M) { BPlusNode* q = p->child[pos + 1]; while (q->is_leaf == 0) { q = q->child[0]; } p->key[pos] = q->key[0]; delete(&(p->child[pos + 1]), q->key[0]); } else { merge(&p, pos); delete(&(p->child[pos]), key); } } } // 打印节点 void print_node(BPlusNode* node) { if (node->is_leaf == 1) { for (int i = 0; i < node->num; i++) { printf("%d ", node->key[i]); } } else { for (int i = 0; i < node->num; i++) { print_node(node->child[i]); printf("%d ", node->key[i]); } print_node(node->child[node->num]); } } // 打印B+树 void print(BPlusNode* root) { print_node(root); printf("\n"); } int main() { BPlusNode* root = NULL; insert(&root, 10); insert(&root, 20); insert(&root, 30); insert(&root, 40); insert(&root, 50); insert(&root, 60); insert(&root, 70); insert(&root, 80); print(root); delete(&root, 20); delete(&root, 40); delete(&root, 60); print(root); return 0; } ``` 在上述代码中,我们使用了一个结构体 `BPlusNode` 来表示B+树中的节点。其中,`key` 数组用来存储关键字,`is_leaf` 表示是否是叶子节点,`num` 表示节点中关键字的数量,`child` 数组表示子节点。 我们实现了 `create_node` 函数来创建一个节点, `search` 函数用来查找关键字所在的节点和位置。 `insert` 函数用来插入关键字,如果节点未满,直接插入;否则,分裂节点,然后递归地插入。 `split` 函数用来分裂节点。 `remove_key` 函数用来删除关键字。 `merge` 函数用来合并节点。 `delete` 函数用来删除关键字,如果关键字在叶子节点中,直接删除;否则,如果关键字在非叶子节点中,用其右子树中最小的关键字代替,并递归地删除该关键字;如果右子树中最小的关键字不足以代替该关键字,就从左右子树中选择一个关键字合并节点,然后递归地删除该关键字。 `print` 函数用来打印B+树。
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