C语言实现毕达哥拉斯树 你需要知道的一切!
发布人:shili8
发布时间:2024-11-17 06:43
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**毕达哥拉斯树(B-Tree)概述**
毕达哥拉斯树是一种自平衡的多叉查找树,主要用于数据库索引、文件系统等场景。它以其高效的查找性能和稳定的存储结构而闻名。毕达哥拉斯树的设计思想是,将数据分散在多个节点中,以便快速找到所需的信息。
**C语言实现毕达哥拉斯树**
下面是C语言实现毕达哥拉斯树的一些关键代码和注释:
### **btree.h**
c#ifndef BTREE_H#define BTREE_Htypedef struct BTreeNode {
int key;
int numChild;
struct BTreeNode** child;
} BTreeNode;
typedef struct BTree {
int root;
int t; // 最小度数} BTree;
void initBTree(BTree* tree, int t);
int insertNode(BTree* tree, int key);
int searchNode(BTree* tree, int key);
#endif // BTREE_H### **btree.c**
c#include <stdio.h>
#include "btree.h"
// 初始化毕达哥拉斯树void initBTree(BTree* tree, int t) {
tree->root = -1;
tree->t = t;
}
// 插入新节点int insertNode(BTree* tree, int key) {
// 如果根节点不存在,创建一个新的根节点 if (tree->root == -1) {
BTreeNode* newNode = malloc(sizeof(BTreeNode));
newNode->key = key;
newNode->numChild =0;
newNode->child = NULL;
tree->root = newNode;
return0; // 插入成功 }
// 找到合适的叶子节点插入新值 BTreeNode* leafNode = findLeafNode(tree, key);
if (leafNode != NULL) {
insertValueIntoLeafNode(leafNode, key);
return0; // 插入成功 }
// 如果找不到合适的叶子节点,创建一个新的内部节点 BTreeNode* newNode = malloc(sizeof(BTreeNode));
newNode->key = key;
newNode->numChild =1;
newNode->child = malloc(sizeof(BTreeNode*));
// 将新值插入到叶子节点中 insertValueIntoLeafNode(newNode->child[0], key);
// 将新内部节点添加到树中 addInternalNode(tree, newNode);
return0; // 插入成功}
// 查找合适的叶子节点BTreeNode* findLeafNode(BTree* tree, int key) {
BTreeNode* currentNode = getRootNode(tree);
while (currentNode != NULL && currentNode->numChild >0) {
if (key < currentNode->key) {
// 如果新值小于当前内部节点的值,向左移动 currentNode = currentNode->child[0];
} else if (key > currentNode->key) {
// 如果新值大于当前内部节点的值,向右移动 currentNode = currentNode->child[currentNode->numChild -1];
} else {
// 如果新值等于当前内部节点的值,找到叶子节点 return currentNode;
}
}
// 如果找不到合适的叶子节点,返回NULL return NULL;
}
// 将新值插入到叶子节点中void insertValueIntoLeafNode(BTreeNode* leafNode, int key) {
// 在叶子节点中添加新值 leafNode->key = key;
// 如果叶子节点的孩子数超过了最小度数,分裂叶子节点 if (leafNode->numChild > tree->t -1) {
splitLeafNode(leafNode);
}
}
// 将新内部节点添加到树中void addInternalNode(BTree* tree, BTreeNode* newNode) {
// 如果根节点不存在,设置新内部节点为根节点 if (tree->root == -1) {
tree->root = newNode;
return;
}
// 找到合适的叶子节点添加新内部节点 BTreeNode* leafNode = findLeafNode(tree, newNode->key);
if (leafNode != NULL) {
addInternalNodeToLeafNode(leafNode, newNode);
return;
}
}
// 将新内部节点添加到叶子节点中void addInternalNodeToLeafNode(BTreeNode* leafNode, BTreeNode* newNode) {
// 在叶子节点的孩子列表中添加新内部节点 leafNode->child = realloc(leafNode->child, (leafNode->numChild +1) * sizeof(BTreeNode*));
leafNode->child[leafNode->numChild] = newNode;
leafNode->numChild++;
}
// 分裂叶子节点void splitLeafNode(BTreeNode* leafNode) {
// 创建一个新的内部节点 BTreeNode* newInternalNode = malloc(sizeof(BTreeNode));
// 将新值添加到新内部节点中 newInternalNode->key = leafNode->child[0]->key;
newInternalNode->numChild =1;
newInternalNode->child = malloc(sizeof(BTreeNode*));
newInternalNode->child[0] = leafNode->child[0];
// 将剩余的孩子添加到新内部节点中 for (int i =1; i < leafNode->numChild; i++) {
newInternalNode->child[i -1] = leafNode->child[i];
}
newInternalNode->numChild = leafNode->numChild -1;
// 将新内部节点添加到树中 addInternalNode(NULL, newInternalNode);
// 将剩余的孩子添加到叶子节点中 for (int i =0; i < leafNode->numChild; i++) {
if (i ==0) {
leafNode->child[i] = newInternalNode;
} else {
leafNode->child[i -1] = leafNode->child[i];
}
}
leafNode->numChild--;
}
// 查找根节点BTreeNode* getRootNode(BTree* tree) {
return (tree->root != -1) ? tree->root : NULL;
}
### **main.c**
c#include <stdio.h>
#include "btree.h"
int main() {
BTree tree;
initBTree(&tree,3);
int keys[] = {10,20,5,15,25};
for (int i =0; i < sizeof(keys) / sizeof(int); i++) {
insertNode(&tree, keys[i]);
}
printf("Root Node Key: %d
", tree.root->key);
return0;
}
**注意事项**
* 这个实现是基于一个简单的B-Tree结构,实际应用中可能需要更复杂的结构和算法。
* 在这个例子中,我们使用了一个很小的最小度数(t =3),在实际应用中可能需要更大的最小度数以提高性能。
* 这个实现没有考虑到B-Tree的平衡性,实际应用中可能需要对树进行平衡以保持高效的查找性能。
**总结**
这个例子展示了如何使用C语言实现一个简单的B-Tree结构。它包括了基本的操作,如插入新值和查找根节点。然而,这个实现是非常简单的,并且没有考虑到实际应用中可能需要的复杂性和平衡性。

