请帮我用C++写一个B-tree程序,内容包括:B-tree的结构、B-tree的创建、插入若干个关键字、查找指定关键字、找出树中最大的K个值

时间: 2024-01-24 10:05:07 浏览: 29
好的,B-tree是一种多叉树,节点可以有多个子节点,用于高效地存储和查找大量数据。下面是一个简单的B-tree程序的实现: ```c++ #include <iostream> #include <vector> #include <algorithm> using namespace std; const int M = 4; // B-tree的阶数 struct BNode { vector<int> keys; // 存储关键字 vector<BNode*> children; // 存储子节点指针 bool is_leaf; // 是否是叶子节点 BNode() { keys.resize(M - 1); children.resize(M, nullptr); is_leaf = true; } }; class BTree { public: BTree() { root = new BNode(); } ~BTree() { clear(root); } void insert(int key) { if (root->keys.size() == M - 1) { // 根节点已满 BNode *new_root = new BNode(); new_root->is_leaf = false; new_root->children[0] = root; split_child(new_root, 0, root); root = new_root; } insert_nonfull(root, key); } bool search(int key) { return search_node(root, key) != nullptr; } vector<int> find_k_largest(int k) { vector<int> result; find_k_largest(root, k, result); return result; } private: BNode *root; void split_child(BNode *node, int i, BNode *child) { BNode *new_node = new BNode(); new_node->is_leaf = child->is_leaf; // 将子节点的后一半移动到新节点 for (int j = 0; j < M / 2 - 1; j++) { new_node->keys[j] = child->keys[M / 2 + j]; } if (!child->is_leaf) { for (int j = 0; j < M / 2; j++) { new_node->children[j] = child->children[M / 2 + j]; } } // 更新原节点和父节点 child->keys.resize(M / 2 - 1); if (!child->is_leaf) { child->children.resize(M / 2); } node->children.resize(node->keys.size() + 2); for (int j = node->keys.size() + 1; j > i + 1; j--) { node->children[j] = node->children[j - 1]; } node->children[i + 1] = new_node; for (int j = node->keys.size(); j > i; j--) { node->keys[j] = node->keys[j - 1]; } node->keys[i] = child->keys[M / 2 - 1]; } void insert_nonfull(BNode *node, int key) { int i = node->keys.size() - 1; if (node->is_leaf) { while (i >= 0 && key < node->keys[i]) { node->keys[i + 1] = node->keys[i]; i--; } node->keys[i + 1] = key; } else { while (i >= 0 && key < node->keys[i]) { i--; } i++; if (node->children[i]->keys.size() == M - 1) { split_child(node, i, node->children[i]); if (key > node->keys[i]) { i++; } } insert_nonfull(node->children[i], key); } } BNode *search_node(BNode *node, int key) { int i = 0; while (i < node->keys.size() && key > node->keys[i]) { i++; } if (i < node->keys.size() && key == node->keys[i]) { return node; } else if (node->is_leaf) { return nullptr; } else { return search_node(node->children[i], key); } } void find_k_largest(BNode *node, int k, vector<int> &result) { if (node == nullptr) { return; } if (node->is_leaf) { for (int i = node->keys.size() - 1; i >= 0 && result.size() < k; i--) { result.push_back(node->keys[i]); } } else { for (int i = node->keys.size() - 1; i >= 0; i--) { find_k_largest(node->children[i + 1], k, result); if (result.size() == k) { return; } result.push_back(node->keys[i]); } find_k_largest(node->children[0], k, result); } } void clear(BNode *node) { if (node == nullptr) { return; } for (int i = 0; i < node->children.size(); i++) { clear(node->children[i]); } delete node; } }; int main() { BTree tree; tree.insert(5); tree.insert(3); tree.insert(7); tree.insert(6); tree.insert(4); tree.insert(10); tree.insert(1); cout << tree.search(5) << endl; cout << tree.search(2) << endl; vector<int> result = tree.find_k_largest(3); for (int i = 0; i < result.size(); i++) { cout << result[i] << " "; } cout << endl; return 0; } ``` 以上代码中,BNode表示B-tree的节点,包括存储关键字的keys、存储子节点指针的children和标识是否是叶子节点的is_leaf。BTree表示B-tree数据结构,包括插入关键字、查找关键字、找出树中最大的K个值等操作。关键的实现是插入操作和查找操作,都是通过递归实现的。另外,找出树中最大的K个值的操作也是通过递归实现,先找到最右边的叶子节点,然后依次向上遍历,找到前K大的关键字。

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