Σε αυτό το σεμινάριο, θα μάθετε πώς να διαγράψετε ένα κλειδί από ένα b-tree. Επίσης, θα βρείτε λειτουργικά παραδείγματα διαγραφής κλειδιών από ένα δέντρο B σε C, C ++, Java και Python.
Η διαγραφή ενός στοιχείου σε ένα δέντρο B αποτελείται από τρία κύρια συμβάντα: αναζήτηση στον κόμβο όπου υπάρχει το κλειδί που θα διαγραφεί , διαγραφή του κλειδιού και εξισορρόπηση του δέντρου, εάν απαιτείται.
Κατά τη διαγραφή ενός δέντρου, ενδέχεται να προκύψει μια κατάσταση που ονομάζεται underflow . Η underflow συμβαίνει όταν ένας κόμβος περιέχει λιγότερο από τον ελάχιστο αριθμό κλειδιών που πρέπει να διατηρεί.
Οι όροι που πρέπει να κατανοηθούν πριν από τη μελέτη της λειτουργίας διαγραφής είναι:
- Inorder Predecessor
Το μεγαλύτερο κλειδί στο αριστερό θυγατρικό ενός κόμβου ονομάζεται inorder προκάτοχός του. - Διαδοχέας παραγγελιών
Το μικρότερο πλήκτρο στο δεξί παιδί ενός κόμβου ονομάζεται διάδοχός του.
Λειτουργία διαγραφής
Πριν ακολουθήσετε τα παρακάτω βήματα, πρέπει να γνωρίζετε αυτά τα γεγονότα για ένα δέντρο Β βαθμού m .
- Ένας κόμβος μπορεί να έχει έως και m παιδιά. (δηλ. 3)
- Ένας κόμβος μπορεί να περιέχει το πολύ
m - 1πλήκτρα. (δηλ. 2) - Ένας κόμβος πρέπει να έχει τουλάχιστον
⌈m/2⌉παιδιά. (δηλ. 2) - Ένας κόμβος (εκτός από τον ριζικό κόμβο) πρέπει να περιέχει τουλάχιστον
⌈m/2⌉ - 1κλειδιά. (δηλ. 1)
Υπάρχουν τρεις κύριες περιπτώσεις για τη λειτουργία διαγραφής σε ένα δέντρο Β.
Περίπτωση I
Το κλειδί που πρέπει να διαγραφεί βρίσκεται στο φύλλο. Υπάρχουν δύο περιπτώσεις για αυτό.
- Η διαγραφή του κλειδιού δεν παραβιάζει την ιδιότητα του ελάχιστου αριθμού κλειδιών που πρέπει να διατηρεί ένας κόμβος.
Στο παρακάτω δέντρο, η διαγραφή 32 δεν παραβιάζει τις παραπάνω ιδιότητες.
Διαγραφή κλειδιού φύλλων (32) από το δέντρο B - Η διαγραφή του κλειδιού παραβιάζει την ιδιότητα του ελάχιστου αριθμού κλειδιών που πρέπει να διατηρεί ένας κόμβος. Σε αυτήν την περίπτωση, δανείζουμε ένα κλειδί από τον άμεσο γειτονικό κόμβο αδελφών του με τη σειρά από αριστερά προς τα δεξιά.
Πρώτα, επισκεφθείτε τον άμεσο αριστερό αδελφό. Εάν ο αριστερός κόμβος αδελφού έχει περισσότερους από έναν ελάχιστο αριθμό κλειδιών, τότε δανείστε ένα κλειδί από αυτόν τον κόμβο.
Διαφορετικά, ελέγξτε για να δανειστείτε από τον άμεσο δεξιό κόμβο.
Στο παρακάτω δέντρο, η διαγραφή 31 έχει ως αποτέλεσμα την παραπάνω κατάσταση. Ας δανειστεί ένα κλειδί από τον αριστερό αδελφό κόμβο.
Διαγραφή κλειδιού φύλλων (31) Εάν και οι δύο άμεσοι αδελφικοί κόμβοι έχουν ήδη έναν ελάχιστο αριθμό κλειδιών, συγχωνεύστε τον κόμβο είτε με τον αριστερό αδερφό κόμβο είτε με τον δεξιό αδελφό κόμβο. Αυτή η συγχώνευση γίνεται μέσω του γονικού κόμβου.
Διαγραφή 30 αποτελεσμάτων στην παραπάνω περίπτωση.
Διαγραφή κλειδιού φύλλων (30)
Περίπτωση II
Εάν το κλειδί που πρέπει να διαγραφεί βρίσκεται στον εσωτερικό κόμβο, εμφανίζονται οι ακόλουθες περιπτώσεις.
- Ο εσωτερικός κόμβος, ο οποίος διαγράφεται, αντικαθίσταται από έναν προκάτοχο inorder εάν το αριστερό παιδί έχει περισσότερα από τον ελάχιστο αριθμό κλειδιών.
Διαγραφή εσωτερικού κόμβου (33) - Ο εσωτερικός κόμβος, ο οποίος διαγράφεται, αντικαθίσταται από έναν διαδοχικό διάδοχο εάν το σωστό παιδί έχει περισσότερα από τον ελάχιστο αριθμό κλειδιών.
- Εάν οποιοδήποτε παιδί έχει ακριβώς έναν ελάχιστο αριθμό κλειδιών τότε, συγχωνεύστε τα αριστερά και τα δεξιά παιδιά.
Διαγραφή εσωτερικού κόμβου (30) Μετά τη συγχώνευση εάν ο γονικός κόμβος έχει μικρότερο από τον ελάχιστο αριθμό κλειδιών τότε, αναζητήστε τα αδέλφια όπως στην περίπτωση I.
Περίπτωση III
Σε αυτήν την περίπτωση, το ύψος του δέντρου συρρικνώνεται. Εάν το κλειδί προορισμού βρίσκεται σε έναν εσωτερικό κόμβο και η διαγραφή του κλειδιού οδηγεί σε μικρότερο αριθμό κλειδιών στον κόμβο (δηλαδή λιγότερο από το ελάχιστο απαιτούμενο), τότε αναζητήστε τον προκάτοχο inorder και τον διάδοχο του inorder. Εάν και τα δύο παιδιά περιέχουν έναν ελάχιστο αριθμό κλειδιών τότε, ο δανεισμός δεν μπορεί να πραγματοποιηθεί. Αυτό οδηγεί στην περίπτωση II (3), δηλαδή συγχώνευση των παιδιών.
Και πάλι, αναζητήστε τον αδελφό να δανειστεί ένα κλειδί. Αν όμως ο αδελφός έχει μόνο έναν ελάχιστο αριθμό κλειδιών τότε, συγχωνεύστε τον κόμβο με τον αδελφό μαζί με τον γονέα. Τακτοποιήστε τα παιδιά ανάλογα (αυξανόμενη σειρά).
Διαγραφή εσωτερικού κόμβου (10)
Παραδείγματα Python, Java και C / C ++
Python Java C C ++ # Deleting a key on a B-tree in Python # Btree node class BTreeNode: def __init__(self, leaf=False): self.leaf = leaf self.keys = () self.child = () class BTree: def __init__(self, t): self.root = BTreeNode(True) self.t = t # Insert a key def insert(self, k): root = self.root if len(root.keys) == (2 * self.t) - 1: temp = BTreeNode() self.root = temp temp.child.insert(0, root) self.split_child(temp, 0) self.insert_non_full(temp, k) else: self.insert_non_full(root, k) # Insert non full def insert_non_full(self, x, k): i = len(x.keys) - 1 if x.leaf: x.keys.append((None, None)) while i>= 0 and k(0) = 0 and k(0) x.keys(i)(0): i += 1 self.insert_non_full(x.child(i), k) # Split the child def split_child(self, x, i): t = self.t y = x.child(i) z = BTreeNode(y.leaf) x.child.insert(i + 1, z) x.keys.insert(i, y.keys(t - 1)) z.keys = y.keys(t: (2 * t) - 1) y.keys = y.keys(0: t - 1) if not y.leaf: z.child = y.child(t: 2 * t) y.child = y.child(0: t - 1) # Delete a node def delete(self, x, k): t = self.t i = 0 while i x.keys(i)(0): i += 1 if x.leaf: if i < len(x.keys) and x.keys(i)(0) == k(0): x.keys.pop(i) return return if i = t: self.delete(x.child(i), k) else: if i != 0 and i + 2 = t: self.delete_sibling(x, i, i - 1) elif len(x.child(i + 1).keys)>= t: self.delete_sibling(x, i, i + 1) else: self.delete_merge(x, i, i + 1) elif i == 0: if len(x.child(i + 1).keys)>= t: self.delete_sibling(x, i, i + 1) else: self.delete_merge(x, i, i + 1) elif i + 1 == len(x.child): if len(x.child(i - 1).keys)>= t: self.delete_sibling(x, i, i - 1) else: self.delete_merge(x, i, i - 1) self.delete(x.child(i), k) # Delete internal node def delete_internal_node(self, x, k, i): t = self.t if x.leaf: if x.keys(i)(0) == k(0): x.keys.pop(i) return return if len(x.child(i).keys)>= t: x.keys(i) = self.delete_predecessor(x.child(i)) return elif len(x.child(i + 1).keys)>= t: x.keys(i) = self.delete_successor(x.child(i + 1)) return else: self.delete_merge(x, i, i + 1) self.delete_internal_node(x.child(i), k, self.t - 1) # Delete the predecessor def delete_predecessor(self, x): if x.leaf: return x.pop() n = len(x.keys) - 1 if len(x.child(n).keys)>= self.t: self.delete_sibling(x, n + 1, n) else: self.delete_merge(x, n, n + 1) self.delete_predecessor(x.child(n)) # Delete the successor def delete_successor(self, x): if x.leaf: return x.keys.pop(0) if len(x.child(1).keys)>= self.t: self.delete_sibling(x, 0, 1) else: self.delete_merge(x, 0, 1) self.delete_successor(x.child(0)) # Delete resolution def delete_merge(self, x, i, j): cnode = x.child(i) if j> i: rsnode = x.child(j) cnode.keys.append(x.keys(i)) for k in range(len(rsnode.keys)): cnode.keys.append(rsnode.keys(k)) if len(rsnode.child)> 0: cnode.child.append(rsnode.child(k)) if len(rsnode.child)> 0: cnode.child.append(rsnode.child.pop()) new = cnode x.keys.pop(i) x.child.pop(j) else: lsnode = x.child(j) lsnode.keys.append(x.keys(j)) for i in range(len(cnode.keys)): lsnode.keys.append(cnode.keys(i)) if len(lsnode.child)> 0: lsnode.child.append(cnode.child(i)) if len(lsnode.child)> 0: lsnode.child.append(cnode.child.pop()) new = lsnode x.keys.pop(j) x.child.pop(i) if x == self.root and len(x.keys) == 0: self.root = new # Delete the sibling def delete_sibling(self, x, i, j): cnode = x.child(i) if i 0: cnode.child.append(rsnode.child(0)) rsnode.child.pop(0) rsnode.keys.pop(0) else: lsnode = x.child(j) cnode.keys.insert(0, x.keys(i - 1)) x.keys(i - 1) = lsnode.keys.pop() if len(lsnode.child)> 0: cnode.child.insert(0, lsnode.child.pop()) # Print the tree def print_tree(self, x, l=0): print("Level ", l, " ", len(x.keys), end=":") for i in x.keys: print(i, end=" ") print() l += 1 if len(x.child)> 0: for i in x.child: self.print_tree(i, l) B = BTree(3) for i in range(10): B.insert((i, 2 * i)) B.print_tree(B.root) B.delete(B.root, (8,)) print("") B.print_tree(B.root)
// Inserting a key on a B-tree in Java import java.util.Stack; public class BTree ( private int T; public class Node ( int n; int key() = new int(2 * T - 1); Node child() = new Node(2 * T); boolean leaf = true; public int Find(int k) ( for (int i = 0; i < this.n; i++) ( if (this.key(i) == k) ( return i; ) ) return -1; ); ) public BTree(int t) ( T = t; root = new Node(); root.n = 0; root.leaf = true; ) private Node root; // Search the key private Node Search(Node x, int key) ( int i = 0; if (x == null) return x; for (i = 0; i < x.n; i++) ( if (key < x.key(i)) ( break; ) if (key == x.key(i)) ( return x; ) ) if (x.leaf) ( return null; ) else ( return Search(x.child(i), key); ) ) // Split function private void Split(Node x, int pos, Node y) ( Node z = new Node(); z.leaf = y.leaf; z.n = T - 1; for (int j = 0; j < T - 1; j++) ( z.key(j) = y.key(j + T); ) if (!y.leaf) ( for (int j = 0; j = pos + 1; j--) ( x.child(j + 1) = x.child(j); ) x.child(pos + 1) = z; for (int j = x.n - 1; j>= pos; j--) ( x.key(j + 1) = x.key(j); ) x.key(pos) = y.key(T - 1); x.n = x.n + 1; ) // Insert the key public void Insert(final int key) ( Node r = root; if (r.n == 2 * T - 1) ( Node s = new Node(); root = s; s.leaf = false; s.n = 0; s.child(0) = r; Split(s, 0, r); _Insert(s, key); ) else ( _Insert(r, key); ) ) // Insert the node final private void _Insert(Node x, int k) ( if (x.leaf) ( int i = 0; for (i = x.n - 1; i>= 0 && k = 0 && k x.key(i)) ( i++; ) ) _Insert(x.child(i), k); ) ) public void Show() ( Show(root); ) private void Remove(Node x, int key) ( int pos = x.Find(key); if (pos != -1) ( if (x.leaf) ( int i = 0; for (i = 0; i < x.n && x.key(i) != key; i++) ( ) ; for (; i = T) ( for (;;) ( if (pred.leaf) ( System.out.println(pred.n); predKey = pred.key(pred.n - 1); break; ) else ( pred = pred.child(pred.n); ) ) Remove(pred, predKey); x.key(pos) = predKey; return; ) Node nextNode = x.child(pos + 1); if (nextNode.n>= T) ( int nextKey = nextNode.key(0); if (!nextNode.leaf) ( nextNode = nextNode.child(0); for (;;) ( if (nextNode.leaf) ( nextKey = nextNode.key(nextNode.n - 1); break; ) else ( nextNode = nextNode.child(nextNode.n); ) ) ) Remove(nextNode, nextKey); x.key(pos) = nextKey; return; ) int temp = pred.n + 1; pred.key(pred.n++) = x.key(pos); for (int i = 0, j = pred.n; i < nextNode.n; i++) ( pred.key(j++) = nextNode.key(i); pred.n++; ) for (int i = 0; i < nextNode.n + 1; i++) ( pred.child(temp++) = nextNode.child(i); ) x.child(pos) = pred; for (int i = pos; i < x.n; i++) ( if (i != 2 * T - 2) ( x.key(i) = x.key(i + 1); ) ) for (int i = pos + 1; i < x.n + 1; i++) ( if (i != 2 * T - 1) ( x.child(i) = x.child(i + 1); ) ) x.n--; if (x.n == 0) ( if (x == root) ( root = x.child(0); ) x = x.child(0); ) Remove(pred, key); return; ) ) else ( for (pos = 0; pos key) ( break; ) ) Node tmp = x.child(pos); if (tmp.n>= T) ( Remove(tmp, key); return; ) if (true) ( Node nb = null; int devider = -1; if (pos != x.n && x.child(pos + 1).n>= T) ( devider = x.key(pos); nb = x.child(pos + 1); x.key(pos) = nb.key(0); tmp.key(tmp.n++) = devider; tmp.child(tmp.n) = nb.child(0); for (int i = 1; i < nb.n; i++) ( nb.key(i - 1) = nb.key(i); ) for (int i = 1; i = T) ( devider = x.key(pos - 1); nb = x.child(pos - 1); x.key(pos - 1) = nb.key(nb.n - 1); Node child = nb.child(nb.n); nb.n--; for (int i = tmp.n; i> 0; i--) ( tmp.key(i) = tmp.key(i - 1); ) tmp.key(0) = devider; for (int i = tmp.n + 1; i> 0; i--) ( tmp.child(i) = tmp.child(i - 1); ) tmp.child(0) = child; tmp.n++; Remove(tmp, key); return; ) else ( Node lt = null; Node rt = null; boolean last = false; if (pos != x.n) ( devider = x.key(pos); lt = x.child(pos); rt = x.child(pos + 1); ) else ( devider = x.key(pos - 1); rt = x.child(pos); lt = x.child(pos - 1); last = true; pos--; ) for (int i = pos; i < x.n - 1; i++) ( x.key(i) = x.key(i + 1); ) for (int i = pos + 1; i < x.n; i++) ( x.child(i) = x.child(i + 1); ) x.n--; lt.key(lt.n++) = devider; for (int i = 0, j = lt.n; i < rt.n + 1; i++, j++) ( if (i < rt.n) ( lt.key(j) = rt.key(i); ) lt.child(j) = rt.child(i); ) lt.n += rt.n; if (x.n == 0) ( if (x == root) ( root = x.child(0); ) x = x.child(0); ) Remove(lt, key); return; ) ) ) ) public void Remove(int key) ( Node x = Search(root, key); if (x == null) ( return; ) Remove(root, key); ) public void Task(int a, int b) ( Stack st = new Stack(); FindKeys(a, b, root, st); while (st.isEmpty() == false) ( this.Remove(root, st.pop()); ) ) private void FindKeys(int a, int b, Node x, Stack st) ( int i = 0; for (i = 0; i < x.n && x.key(i) a) ( st.push(x.key(i)); ) ) if (!x.leaf) ( for (int j = 0; j < i + 1; j++) ( FindKeys(a, b, x.child(j), st); ) ) ) public boolean Contain(int k) ( if (this.Search(root, k) != null) ( return true; ) else ( return false; ) ) // Show the node private void Show(Node x) ( assert (x == null); for (int i = 0; i < x.n; i++) ( System.out.print(x.key(i) + " "); ) if (!x.leaf) ( for (int i = 0; i < x.n + 1; i++) ( Show(x.child(i)); ) ) ) public static void main(String() args) ( BTree b = new BTree(3); b.Insert(8); b.Insert(9); b.Insert(10); b.Insert(11); b.Insert(15); b.Insert(20); b.Insert(17); b.Show(); b.Remove(10); System.out.println(); b.Show(); ) )
// Deleting a key from a B-tree in C #include #include #define MAX 3 #define MIN 2 struct BTreeNode ( int item(MAX + 1), count; struct BTreeNode *linker(MAX + 1); ); struct BTreeNode *root; // Node creation struct BTreeNode *createNode(int item, struct BTreeNode *child) ( struct BTreeNode *newNode; newNode = (struct BTreeNode *)malloc(sizeof(struct BTreeNode)); newNode->item(1) = item; newNode->count = 1; newNode->linker(0) = root; newNode->linker(1) = child; return newNode; ) // Add value to the node void addValToNode(int item, int pos, struct BTreeNode *node, struct BTreeNode *child) ( int j = node->count; while (j> pos) ( node->item(j + 1) = node->item(j); node->linker(j + 1) = node->linker(j); j--; ) node->item(j + 1) = item; node->linker(j + 1) = child; node->count++; ) // Split the node void splitNode(int item, int *pval, int pos, struct BTreeNode *node, struct BTreeNode *child, struct BTreeNode **newNode) ( int median, j; if (pos> MIN) median = MIN + 1; else median = MIN; *newNode = (struct BTreeNode *)malloc(sizeof(struct BTreeNode)); j = median + 1; while (j item(j - median) = node->item(j); (*newNode)->linker(j - median) = node->linker(j); j++; ) node->count = median; (*newNode)->count = MAX - median; if (pos item(node->count); (*newNode)->linker(0) = node->linker(node->count); node->count--; ) // Set the value in the node int setValueInNode(int item, int *pval, struct BTreeNode *node, struct BTreeNode **child) ( int pos; if (!node) ( *pval = item; *child = NULL; return 1; ) if (item item(1)) ( pos = 0; ) else ( for (pos = node->count; (item item(pos) && pos> 1); pos--) ; if (item == node->item(pos)) ( printf("Duplicates not allowed"); return 0; ) ) if (setValueInNode(item, pval, node->linker(pos), child)) ( if (node->count linker(pos); for (; dummy->linker(0) != NULL;) dummy = dummy->linker(0); myNode->item(pos) = dummy->item(1); ) // Remove the value void removeVal(struct BTreeNode *myNode, int pos) ( int i = pos + 1; while (i count) ( myNode->item(i - 1) = myNode->item(i); myNode->linker(i - 1) = myNode->linker(i); i++; ) myNode->count--; ) // Do right shift void rightShift(struct BTreeNode *myNode, int pos) ( struct BTreeNode *x = myNode->linker(pos); int j = x->count; while (j> 0) ( x->item(j + 1) = x->item(j); x->linker(j + 1) = x->linker(j); ) x->item(1) = myNode->item(pos); x->linker(1) = x->linker(0); x->count++; x = myNode->linker(pos - 1); myNode->item(pos) = x->item(x->count); myNode->linker(pos) = x->linker(x->count); x->count--; return; ) // Do left shift void leftShift(struct BTreeNode *myNode, int pos) ( int j = 1; struct BTreeNode *x = myNode->linker(pos - 1); x->count++; x->item(x->count) = myNode->item(pos); x->linker(x->count) = myNode->linker(pos)->linker(0); x = myNode->linker(pos); myNode->item(pos) = x->item(1); x->linker(0) = x->linker(1); x->count--; while (j count) ( x->item(j) = x->item(j + 1); x->linker(j) = x->linker(j + 1); j++; ) return; ) // Merge the nodes void mergeNodes(struct BTreeNode *myNode, int pos) ( int j = 1; struct BTreeNode *x1 = myNode->linker(pos), *x2 = myNode->linker(pos - 1); x2->count++; x2->item(x2->count) = myNode->item(pos); x2->linker(x2->count) = myNode->linker(0); while (j count) ( x2->count++; x2->item(x2->count) = x1->item(j); x2->linker(x2->count) = x1->linker(j); j++; ) j = pos; while (j count) ( myNode->item(j) = myNode->item(j + 1); myNode->linker(j) = myNode->linker(j + 1); j++; ) myNode->count--; free(x1); ) // Adjust the node void adjustNode(struct BTreeNode *myNode, int pos) ( if (!pos) ( if (myNode->linker(1)->count> MIN) ( leftShift(myNode, 1); ) else ( mergeNodes(myNode, 1); ) ) else ( if (myNode->count != pos) ( if (myNode->linker(pos - 1)->count> MIN) ( rightShift(myNode, pos); ) else ( if (myNode->linker(pos + 1)->count> MIN) ( leftShift(myNode, pos + 1); ) else ( mergeNodes(myNode, pos); ) ) ) else ( if (myNode->linker(pos - 1)->count> MIN) rightShift(myNode, pos); else mergeNodes(myNode, pos); ) ) ) // Delete a value from the node int delValFromNode(int item, struct BTreeNode *myNode) ( int pos, flag = 0; if (myNode) ( if (item item(1)) ( pos = 0; flag = 0; ) else ( for (pos = myNode->count; (item item(pos) && pos> 1); pos--) ; if (item == myNode->item(pos)) ( flag = 1; ) else ( flag = 0; ) ) if (flag) ( if (myNode->linker(pos - 1)) ( copySuccessor(myNode, pos); flag = delValFromNode(myNode->item(pos), myNode->linker(pos)); if (flag == 0) ( printf("Given data is not present in B-Tree"); ) ) else ( removeVal(myNode, pos); ) ) else ( flag = delValFromNode(item, myNode->linker(pos)); ) if (myNode->linker(pos)) ( if (myNode->linker(pos)->count count == 0) ( tmp = myNode; myNode = myNode->linker(0); free(tmp); ) ) root = myNode; return; ) void searching(int item, int *pos, struct BTreeNode *myNode) ( if (!myNode) ( return; ) if (item item(1)) ( *pos = 0; ) else ( for (*pos = myNode->count; (item item(*pos) && *pos> 1); (*pos)--) ; if (item == myNode->item(*pos)) ( printf("%d present in B-tree", item); return; ) ) searching(item, pos, myNode->linker(*pos)); return; ) void traversal(struct BTreeNode *myNode) ( int i; if (myNode) ( for (i = 0; i count; i++) ( traversal(myNode->linker(i)); printf("%d ", myNode->item(i + 1)); ) traversal(myNode->linker(i)); ) ) int main() ( int item, ch; insertion(8); insertion(9); insertion(10); insertion(11); insertion(15); insertion(16); insertion(17); insertion(18); insertion(20); insertion(23); traversal(root); delete (20, root); printf(""); traversal(root); )
// Deleting a key from a B-tree in C++ #include using namespace std; class BTreeNode ( int *keys; int t; BTreeNode **C; int n; bool leaf; public: BTreeNode(int _t, bool _leaf); void traverse(); int findKey(int k); void insertNonFull(int k); void splitChild(int i, BTreeNode *y); void deletion(int k); void removeFromLeaf(int idx); void removeFromNonLeaf(int idx); int getPredecessor(int idx); int getSuccessor(int idx); void fill(int idx); void borrowFromPrev(int idx); void borrowFromNext(int idx); void merge(int idx); friend class BTree; ); class BTree ( BTreeNode *root; int t; public: BTree(int _t) ( root = NULL; t = _t; ) void traverse() ( if (root != NULL) root->traverse(); ) void insertion(int k); void deletion(int k); ); // B tree node BTreeNode::BTreeNode(int t1, bool leaf1) ( t = t1; leaf = leaf1; keys = new int(2 * t - 1); C = new BTreeNode *(2 * t); n = 0; ) // Find the key int BTreeNode::findKey(int k) ( int idx = 0; while (idx < n && keys(idx) < k) ++idx; return idx; ) // Deletion operation void BTreeNode::deletion(int k) ( int idx = findKey(k); if (idx < n && keys(idx) == k) ( if (leaf) removeFromLeaf(idx); else removeFromNonLeaf(idx); ) else ( if (leaf) ( cout << "The key " << k deletion(k); else C(idx)->deletion(k); ) return; ) // Remove from the leaf void BTreeNode::removeFromLeaf(int idx) ( for (int i = idx + 1; i n>= t) ( int pred = getPredecessor(idx); keys(idx) = pred; C(idx)->deletion(pred); ) else if (C(idx + 1)->n>= t) ( int succ = getSuccessor(idx); keys(idx) = succ; C(idx + 1)->deletion(succ); ) else ( merge(idx); C(idx)->deletion(k); ) return; ) int BTreeNode::getPredecessor(int idx) ( BTreeNode *cur = C(idx); while (!cur->leaf) cur = cur->C(cur->n); return cur->keys(cur->n - 1); ) int BTreeNode::getSuccessor(int idx) ( BTreeNode *cur = C(idx + 1); while (!cur->leaf) cur = cur->C(0); return cur->keys(0); ) void BTreeNode::fill(int idx) ( if (idx != 0 && C(idx - 1)->n>= t) borrowFromPrev(idx); else if (idx != n && C(idx + 1)->n>= t) borrowFromNext(idx); else ( if (idx != n) merge(idx); else merge(idx - 1); ) return; ) // Borrow from previous void BTreeNode::borrowFromPrev(int idx) ( BTreeNode *child = C(idx); BTreeNode *sibling = C(idx - 1); for (int i = child->n - 1; i>= 0; --i) child->keys(i + 1) = child->keys(i); if (!child->leaf) ( for (int i = child->n; i>= 0; --i) child->C(i + 1) = child->C(i); ) child->keys(0) = keys(idx - 1); if (!child->leaf) child->C(0) = sibling->C(sibling->n); keys(idx - 1) = sibling->keys(sibling->n - 1); child->n += 1; sibling->n -= 1; return; ) // Borrow from the next void BTreeNode::borrowFromNext(int idx) ( BTreeNode *child = C(idx); BTreeNode *sibling = C(idx + 1); child->keys((child->n)) = keys(idx); if (!(child->leaf)) child->C((child->n) + 1) = sibling->C(0); keys(idx) = sibling->keys(0); for (int i = 1; i n; ++i) sibling->keys(i - 1) = sibling->keys(i); if (!sibling->leaf) ( for (int i = 1; i n; ++i) sibling->C(i - 1) = sibling->C(i); ) child->n += 1; sibling->n -= 1; return; ) // Merge void BTreeNode::merge(int idx) ( BTreeNode *child = C(idx); BTreeNode *sibling = C(idx + 1); child->keys(t - 1) = keys(idx); for (int i = 0; i n; ++i) child->keys(i + t) = sibling->keys(i); if (!child->leaf) ( for (int i = 0; i n; ++i) child->C(i + t) = sibling->C(i); ) for (int i = idx + 1; i < n; ++i) keys(i - 1) = keys(i); for (int i = idx + 2; i n += sibling->n + 1; n--; delete (sibling); return; ) // Insertion operation void BTree::insertion(int k) ( if (root == NULL) ( root = new BTreeNode(t, true); root->keys(0) = k; root->n = 1; ) else ( if (root->n == 2 * t - 1) ( BTreeNode *s = new BTreeNode(t, false); s->C(0) = root; s->splitChild(0, root); int i = 0; if (s->keys(0) C(i)->insertNonFull(k); root = s; ) else root->insertNonFull(k); ) ) // Insertion non full void BTreeNode::insertNonFull(int k) ( int i = n - 1; if (leaf == true) ( while (i>= 0 && keys(i)> k) ( keys(i + 1) = keys(i); i--; ) keys(i + 1) = k; n = n + 1; ) else ( while (i>= 0 && keys(i)> k) i--; if (C(i + 1)->n == 2 * t - 1) ( splitChild(i + 1, C(i + 1)); if (keys(i + 1) insertNonFull(k); ) ) // Split child void BTreeNode::splitChild(int i, BTreeNode *y) ( BTreeNode *z = new BTreeNode(y->t, y->leaf); z->n = t - 1; for (int j = 0; j keys(j) = y->keys(j + t); if (y->leaf == false) ( for (int j = 0; j C(j) = y->C(j + t); ) y->n = t - 1; for (int j = n; j>= i + 1; j--) C(j + 1) = C(j); C(i + 1) = z; for (int j = n - 1; j>= i; j--) keys(j + 1) = keys(j); keys(i) = y->keys(t - 1); n = n + 1; ) // Traverse void BTreeNode::traverse() ( int i; for (i = 0; i traverse(); cout << " "
n == 0) ( BTreeNode *tmp = root; if (root->leaf) root = NULL; else root = root->C(0); delete tmp; ) return; ) int main() ( BTree t(3); t.insertion(8); t.insertion(9); t.insertion(10); t.insertion(11); t.insertion(15); t.insertion(16); t.insertion(17); t.insertion(18); t.insertion(20); t.insertion(23); cout << "The B-tree is: "; t.traverse(); t.deletion(20); cout << "The B-tree is: "; t.traverse(); )
Πολυπλοκότητα διαγραφής
Πολυπλοκότητα χρόνου καλής περίπτωσης: Θ(log n)
Μέση περίπτωση περιπλοκότητας χώρου: Θ(n)
Χειρότερη περίπτωση Πολυπλοκότητα χώρου: Θ(n)
