B树与B+树

Posted 2021-02-01 yuanfei1110111

维基百科对B树的定义为“在计算机科学中，B树（B-tree）是一种树状数据结构，它能够存储数据、对其进行排序并允许以O(log n)的时间复杂度运行进行查找、顺序读取、插入和删除的数据结构。B树，概括来说是一个节点可以拥有多于2个子节点的二叉查找树。与自平衡二叉查找树不同，B-树为系统最优化大块数据的读和写操作。B-tree算法减少定位记录时所经历的中间过程，从而加快存取速度。普遍运用在数据库和文件系统。”

B 树可以看作是对2-3查找树的一种扩展，即它允许每个节点有M-1个子节点。
*根节点至少有两个子节点；
*每个节点有M-1个key，并且以升序排列；
*位于M-1和M key的子节点的值位于M-1 和M key对应的Value之间。
*其它节点至少有M/2个子节点

B+树是对B树的一种变形树，它与B树的差异在于：

*有k个子结点的结点必然有k个关键码；
*非叶结点仅具有索引作用，跟记录有关的信息均存放在叶结点中；
*树的所有叶结点构成一个有序链表，可以按照关键码排序的次序遍历全部记录。

B和B+树的区别在于，B+树的非叶子结点只包含导航信息，不包含实际的值，所有的叶子结点和相连的节点使用链表相连，便于区间查找和遍历。

B+ 树的优点在于：
由于B+树在内部节点上不包含数据信息，因此在内存页中能够存放更多的key。 数据存放的更加紧密，具有更好的空间局部性。因此访问叶子节点上关联的数据也具有更好的缓存命中率。B+树的叶子结点都是相连的，因此对整棵树的遍历只需要一次线性遍历叶子结点即可。而且由于数据顺序排列并且相连，所以便于区间查找和搜索。而B树则需要进行每一层的递归遍历。相邻的元素可能在内存中不相连，所以缓存命中率没有B+树好。
但是B树也有优点，其优点在于，由于B树的每一个节点都包含key和value，因此经常访问的元素可能离根节点更近，因此访问也更迅速。