B+树如何构造100条数据然后读书内存,把地址加到B+树的叶子节点中去,具体实现代码
时间: 2023-08-12 15:35:08 浏览: 117
以下是一个简单的C++实现示例代码:
```
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
const int ORDER = 5; // 定义B+树的阶数
struct BPlusTreeNode {
vector<int> keys; // 存储节点的键值
vector<void*> pointers; // 存储指向子节点或数据的指针
BPlusTreeNode* parent; // 指向父节点的指针
bool is_leaf; // 是否为叶子节点
};
class BPlusTree {
public:
BPlusTree() {
root = nullptr;
}
void insert(int key, void* pointer) {
if (root == nullptr) { // 如果根节点为空,则创建一个新的根节点
root = new BPlusTreeNode();
root->is_leaf = true;
root->keys.push_back(key);
root->pointers.push_back(pointer);
} else {
BPlusTreeNode* node = find_leaf_node(key); // 找到要插入的叶子节点
if (node->keys.size() < ORDER - 1) { // 如果叶子节点未满,则直接插入
insert_in_leaf_node(node, key, pointer);
} else { // 如果叶子节点已满,则需要进行分裂
BPlusTreeNode* new_leaf_node = split_leaf_node(node, key, pointer); // 分裂叶子节点
insert_in_parent(node, new_leaf_node->keys[0], new_leaf_node); // 将新节点插入到父节点中
}
}
}
void print_tree() {
print_tree(root);
}
private:
BPlusTreeNode* root;
BPlusTreeNode* find_leaf_node(int key) {
BPlusTreeNode* node = root;
while (!node->is_leaf) { // 从根节点开始查找直到找到叶子节点
int i = 0;
while (i < node->keys.size() && key > node->keys[i]) {
i++;
}
node = (BPlusTreeNode*)node->pointers[i];
}
return node;
}
void insert_in_leaf_node(BPlusTreeNode* node, int key, void* pointer) {
int i = 0;
while (i < node->keys.size() && key > node->keys[i]) {
i++;
}
node->keys.insert(node->keys.begin() + i, key);
node->pointers.insert(node->pointers.begin() + i, pointer);
}
BPlusTreeNode* split_leaf_node(BPlusTreeNode* node, int key, void* pointer) {
BPlusTreeNode* new_leaf_node = new BPlusTreeNode();
new_leaf_node->is_leaf = true;
int split_index = ORDER / 2;
for (int i = split_index; i < ORDER - 1; i++) { // 将原节点后半部分的键值和指针移动到新节点中
new_leaf_node->keys.push_back(node->keys[i]);
new_leaf_node->pointers.push_back(node->pointers[i]);
}
new_leaf_node->pointers.push_back(node->pointers[ORDER - 1]); // 将原节点的最后一个指针复制到新节点中
node->keys.erase(node->keys.begin() + split_index, node->keys.end()); // 删除原节点后半部分的键值和指针
node->pointers.erase(node->pointers.begin() + split_index, node->pointers.end());
insert_in_leaf_node((key < new_leaf_node->keys[0]) ? node : new_leaf_node, key, pointer); // 将新的键值和指针插入到对应的节点中
new_leaf_node->parent = node->parent; // 设置新节点的父节点
return new_leaf_node;
}
void insert_in_parent(BPlusTreeNode* node, int key, BPlusTreeNode* new_node) {
if (node == root) { // 如果要插入的节点为根节点,则创建一个新的根节点
root = new BPlusTreeNode();
root->is_leaf = false;
root->keys.push_back(key);
root->pointers.push_back(node);
root->pointers.push_back(new_node);
node->parent = root;
new_node->parent = root;
} else {
BPlusTreeNode* parent = node->parent;
if (parent->keys.size() < ORDER - 1) { // 如果父节点未满,则直接插入
int i = 0;
while (i < parent->keys.size() && key > parent->keys[i]) {
i++;
}
parent->keys.insert(parent->keys.begin() + i, key);
parent->pointers.insert(parent->pointers.begin() + i + 1, new_node);
new_node->parent = parent;
} else { // 如果父节点已满,则需要进行分裂
BPlusTreeNode* new_parent = split_internal_node(parent, key, new_node); // 分裂父节点
insert_in_parent(parent, new_parent->keys[0], new_parent); // 将新节点插入到父节点中
}
}
}
BPlusTreeNode* split_internal_node(BPlusTreeNode* node, int key, BPlusTreeNode* new_node) {
BPlusTreeNode* new_internal_node = new BPlusTreeNode();
new_internal_node->is_leaf = false;
int split_index = ORDER / 2;
for (int i = split_index + 1; i < ORDER; i++) { // 将原节点后半部分的键值和指针移动到新节点中
new_internal_node->keys.push_back(node->keys[i]);
new_internal_node->pointers.push_back(node->pointers[i]);
((BPlusTreeNode*)node->pointers[i])->parent = new_internal_node; // 更新子节点的父节点指针
}
new_internal_node->pointers.push_back(node->pointers[ORDER]); // 将原节点的最后一个指针复制到新节点中
node->keys.erase(node->keys.begin() + split_index, node->keys.end()); // 删除原节点后半部分的键值和指针
node->pointers.erase(node->pointers.begin() + split_index + 1, node->pointers.end());
insert_in_parent(node, node->keys[split_index], new_internal_node); // 将新的键值和指针插入到父节点中
new_internal_node->parent = node->parent; // 设置新节点的父节点
return new_internal_node;
}
void print_tree(BPlusTreeNode* node) {
if (node->is_leaf) { // 如果是叶子节点,则输出所有的键值和指针
for (int i = 0; i < node->keys.size(); i++) {
cout << "(" << node->keys[i] << ", " << node->pointers[i] << ") ";
}
cout << endl;
} else { // 如果是内部节点,则递归输出所有子节点
for (int i = 0; i < node->pointers.size(); i++) {
print_tree((BPlusTreeNode*)node->pointers[i]);
}
}
}
};
int main() {
BPlusTree tree;
for (int i = 0; i < 100; i++) {
int key = i;
void* pointer = (void*)&i;
tree.insert(key, pointer);
}
tree.print_tree();
return 0;
}
```
上述代码中,BPlusTreeNode表示B+树的节点结构体,包含了节点的键值、指针、父节点指针和是否为叶子节点的标志;BPlusTree表示B+树类,包含了插入操作和遍历操作。在插入操作中,使用find_leaf_node函数找到要插入的叶子节点,如果叶子节点未满,则直接将键值和指针插入到该节点中,否则需要进行分裂操作。在分裂操作中,将原节点后半部分的键值和指针移动到新节点中,并将新的键值和指针插入到对应的节点中。然后将新节点插入到父节点中,如果父节点已满,则需要进行类似的分裂操作。最后,使用print_tree函数遍历整个B+树并输出所有的键值和指针。
阅读全文