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例項 查詢
插入 刪除
總結b+樹是b樹的變種,查詢效率比b更高。為什麼更高?往下看。
參考:
1.有k個子樹的中間節點包含有k個元素(b樹中是k-1個元素),每個元素不儲存資料,只用來索引,所有資料3階b+樹:都儲存在葉子節點。
2.所有的葉子結點中包含了全部元素的資訊,及指向含這些元素記錄的指標,且葉子結點本身依關鍵字的大小
自小而大順序鏈結。
3.所有的中間節點元素都同時存在於子節點,在子節點元素中是最大(或最小)元素。
b+樹通常有兩個指標,乙個指向根結點,另乙個指向關鍵字最小的葉子結點。因些,對於b+樹進行查詢兩種運算:一種是從最小關鍵字起順序查詢,另一種是從根結點開始,進行隨機查詢。
b+樹的優勢在於查詢效率上,下面我們做一具體說明:
首先,b+樹的查詢和b樹一樣,類似於二叉查詢樹。起始於根節點,自頂向下遍歷樹,選擇其分離值在要查詢值的任意一邊的子指標。在節點內部典型的使用是二分查詢來確定這個位置。
(1)b+樹中間節點沒有衛星資料(索引元素所指向的資料記錄),只有索引。而b樹每個結點中的每個關鍵字都有衛星資料;這就意味著同樣的大小的磁碟頁可以容納更多節點元素,在相同的資料量下,b+樹更加「矮胖」,io操作更少
b樹的衛星資料:
b+樹的衛星資料:
需要補充的是,在資料庫的聚集索引(clustered index)中,葉子節點直接包含衛星資料。在非聚集索引(nonclustered index)中,葉子節點帶有指向衛星資料的指標。
(2)因為衛星資料的不同,導致查詢過程也不同;b樹的查詢只需找到匹配元素即可,最好情況下查詢到根節點,最壞情況下查詢到葉子結點,所說效能很不穩定,而b+樹每次必須查詢到葉子結點,效能穩定
(3)在範圍查詢方面,b+樹的優勢更加明顯
b樹的範圍查詢需要不斷依賴中序遍歷。首先二分查詢到範圍下限,在不斷通過中序遍歷,知道查詢到範圍的上限即可。整個過程比較耗時。
而b+樹的範圍查詢則簡單了許多。首先通過二分查詢,找到範圍下限,然後同過葉子結點的鍊錶順序遍歷,直至找到上限即可,整個過程簡單許多,效率也比較高。
例如:同樣查詢範圍[3-11],兩者的查詢過程如下:
b樹的查詢過程:
b+樹的查詢過程:
b+樹的插入與b樹的插入過程類似。不同的是b+樹在葉結點上進行,如果葉結點中的關鍵碼個數超過m,就必須**成關鍵碼數目大致相同的兩個結點,並保證上層結點中有這兩個結點的最大關鍵碼。
b+樹中的關鍵碼在葉結點層刪除後,其在上層的複本可以保留,作為乙個」分解關鍵碼」存在,如果因為刪除而造成結點中關鍵碼數小於ceil(m/2),其處理過程與b-樹的處理一樣。在此,我就不多做介紹了。
b+樹相比b樹的優勢:
1.單一節點儲存更多的元素(更多指標),使得查詢的io次數更少;
2.所有查詢都要查詢到葉子節點,查詢效能穩定;
3.所有葉子節點形成有序鍊錶,便於範圍查詢。
為什麼mysql的索引要使用b+樹而不是其它樹形結構?比如b樹?
這個問題的複雜版本可以參考本文;
簡單回答是:
因為b樹不管葉子節點還是非葉子節點,都會儲存資料,這樣導致在非葉子節點中能儲存的指標數量變少(有些資料也稱為扇出)
指標少的情況下要儲存大量資料,只能增加樹的高度,導致io操作變多,查詢效能變低;
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