数据库b树

㈠ 数据库索引为什么使用B+树

B tree： 二叉树（Binary tree），每个节点只能存储一个数。
B-tree： B树（B-Tree，并不是B“减”树，横杠为连接符，容易被误导）
B树属于多叉树又名平衡多路查找树。每个节点可以多个数（由磁盘大小决定）。
B+tree 和 B*tree 都是 B-tree的变种

一般来说，索引本身也很大，不可能全部存储在内存中，因此索引往往以索引文件的形式存储的磁盘上。这样的话，索引查找过程中就要产生磁盘I/O消耗，相对于内存存取，I/O存取的消耗要高几个数量级，所以评价一个数据结构作为索引的优劣最重要的指标就是在查找过程中磁盘I/O操作次数的渐进复杂度。换句话说，索引的结构组织要尽量减少查找过程中磁盘I/O的存取次数。而B-/+/*Tree，经过改进可以有效的利用系统对磁盘的块读取特性，在读取相同磁盘块的同时，尽可能多的加载索引数据，来提高索引命中效率，从而达到减少磁盘IO的读取次数。

不了解磁盘相关知识的可以查看 硬盘基本知识（磁头、磁道、扇区、柱面）

下面通过示意图来看一下，B-tree、B+tree、B*tree

从图中可以看出，B-tree 利用了磁盘块的特性进行构建的树。每个磁盘块一个节点，每个节点包含了很关键字。把树的节点关键字增多后树的层级比原来的二叉树少了，减少数据查找的次数和复杂度。

B-tree巧妙利用了磁盘预读原理，将一个节点的大小设为等于一个页（每页为4K），这样每个节点只需要一次I/O就可以完全载入。
B-tree 的数据可以存在任何节点中。

B+tree 是 B-tree 的变种，数据只能存储在叶子节点。

B+tree 是 B-tree 的变种，B+tree 数据只存储在叶子节点中。这样在B树的基础上每个节点存储的关键字数更多，树的层级更少所以查询数据更快，所有指关键字指针都存在叶子节点，所以每次查找的次数都相同所以查询速度更稳定;

B*tree 每个磁盘块中又添加了对下一个磁盘块的引用。这样可以在当前磁盘块满时，不用扩容直接存储到下一个临近磁盘块中。当两个邻近的磁盘块都满时，这两个磁盘块各分出1/3的数据重新分配一个磁盘块，这样这三个磁盘块的数据都为2/3。

在B+树的基础上因其初始化的容量变大，使得节点空间使用率更高，而又存有兄弟节点的指针，可以向兄弟节点转移关键字的特性使得B*树额分解次数变得更少；

㈡ 数据库结构与算法 在B树中,每个非子叶结点的关键码个数都在什么之间

对于m叉的B树
每个节点最多有m-1个关键码,除根结点外的所有非叶结点至少有［m/2］个关键码
若根结点是非子叶结点,则,至少有1个关键码

㈢ b+树和b树的区别是什么

B+树索引是B+树在数据库中的一种实现，是最常见也是数据库中使用最为频繁的一种索引。B+树中的B代表平衡（balance），而不是二叉（binary）。

（1）非叶子节点只能允许最多两个子节点存在。

（2）每一个非叶子节点数据分布规则为左边的子节点小当前节点的值，右边的子节点大于当前节点的值(这里值是基于自己的算法规则而定的，比如hash值)。

(3)数据库b树扩展阅读：

与普通树不同，普通树的节点个数至少为1，而二叉树的节点个数可以为0；普通树节点的最大分支度没有限制。

而二叉树节点的最大分支度为2；普通树的节点无左、右次序之分，而二叉树的节点有左、右次序之分。

㈣ 红黑树，b+树分别用于什么场景，为什么

红黑树属于“黑平衡”的二叉树，虽然牺牲了一定的平衡性，但是add、remove操作要由优于AVL树也就是说RB-Tree的“统计性能”更佳！Java中TreeSet，TreeMap的底层都是基于RedBlackTree红黑树的；

B+树主要用在文件系统以及数据库做索引。比如磁盘存储、文件系统、MySQL数据库

㈤ 数据库b树叶节点是存储数据页吗

B+ 树是一种树数据结构，是一个n叉树，每个节点通常有多个孩子，

一棵B+树包含根节点、内部节点和叶子节点。根节点可能是一个叶子节点，

也可能是一个包含两个或两个以上孩子节点的节点。

B+ 树通常用于数据库和操作系统的文件系统中。

NTFS, ReiserFS, NSS, XFS, JFS, ReFS 和BFS等文件系统都在使用B+树作为元数据索引。

B+ 树的特点是能够保持数据稳定有序，

其插入与修改拥有较稳定的对数时间复杂度。B+ 树元素自底向上插入。

㈥ 举例说明oracle数据库中B树索引的基本组织结构

B树 即二叉搜索树： 1.所有非叶子结点至多拥有两个儿子（Left和Right）； 2.所有结点存储一个关键字； 3.非叶子结点的左指针指向小于其关键字的子树，右指针指向大于其关键字的子树； 如： B树的搜索，从根结点开始，如果查询的关键字与结点的关键字相等，那么就命中；否则，如果查询关键字比结点关键字小，就进入左儿子；如果比结点关键字大，就进入右儿子；如果左儿子或右儿子的指针为空，则报告找不到相应的关键字； 如果B树的所有非叶子结点的左右子树的结点数目均保持差不多（平衡），那么B树的搜索性能逼近二分查找；但它比连续内存空间的二分查找的优点是，改变B树结构（插入与删除结点）不需要移动大段的内存数据，甚至通常是常数开销； 如： 但B树在经过多次插入与删除后，有可能导致不同的结构： 右边也是一个B树，但它的搜索性能已经是线性的了；同样的关键字集合有可能导致不同的树结构索引；所以，使用B树还要考虑尽可能让B树保持左图的结构，和避免右图的结构，也就是所谓的“平衡”问题； 实际使用的B树都是在原B树的基础上加上平衡算法，即“平衡二叉树”；如何保持B树结点分布均匀的平衡算法是平衡二叉树的关键；平衡算法是一种在B树中插入和删除结点的策略； B-树 是一种多路搜索树（并不是二叉的）： 1.定义任意非叶子结点最多只有M个儿子；且M>2； 2.根结点的儿子数为[2, M]； 3.除根结点以外的非叶子结点的儿子数为[M/2, M]； 4.每个结点存放至少M/2-1（取上整）和至多M-1个关键字；（至少2个关键字） 5.非叶子结点的关键字个数=指向儿子的指针个数-1； 6.非叶子结点的关键字：K[1], K[2], …, K[M-1]；且K[i] < K[i+1]； 7.非叶子结点的指针：P[1], P[2], …, P[M]；其中P[1]指向关键字小于K[1]的子树，P[M]指向关键字大于K[M-1]的子树，其它P[i]指向关键字属于(K[i-1], K[i])的子树； 8.所有叶子结点位于同一层； 如：（M=3） B-树的搜索，从根结点开始，对结点内的关键字（有序）序列进行二分查找，如果命中则结束，否则进入查询关键字所属范围的儿子结点；重复，直到所对应的儿子指针为空，或已经是叶子结点；B-树的特性： 1.关键字集合分布在整颗树中； 2.任何一个关键字出现且只出现在一个结点中； 3.搜索有可能在非叶子结点结束； 4.其搜索性能等价于在关键字全集内做一次二分查找； 5.自动层次控制； 由于限制了除根结点以外的非叶子结点，至少含有M/2个儿子，确保了结点的至少利用率，其最底搜索性能为： 其中，M为设定的非叶子结点最多子树个数，N为关键字总数； 所以B-树的性能总是等价于二分查找（与M值无关），也就没有B树平衡的问题； 由于M/2的限制，在插入结点时，如果结点已满，需要将结点分裂为两个各占M/2的结点；删除结点时，需将两个不足M/2的兄弟结点合并； B+树 B+树是B-树的变体，也是一种多路搜索树： 1.其定义基本与B-树同，除了： 2.非叶子结点的子树指针与关键字个数相同； 3.非叶子结点的子树指针P[i]，指向关键字值属于[K[i], K[i+1])的子树（B-树是开区间）； 5.为所有叶子结点增加一个链指针； 6.所有关键字都在叶子结点出现； 如：（M=3） B+的搜索与B-树也基本相同，区别是B+树只有达到叶子结点才命中（B-树可以在非叶子结点命中），其性能也等价于在关键字全集做一次二分查找； B+的特性： 1.所有关键字都出现在叶子结点的链表中（稠密索引），且链表中的关键字恰好是有序的； 2.不可能在非叶子结点命中； 3.非叶子结点相当于是叶子结点的索引（稀疏索引），叶子结点相当于是存储（关键字）数据的数据层； 4.更适合文件索引系统； B*树 是B+树的变体，在B+树的非根和非叶子结点再增加指向兄弟的指针； B*树定义了非叶子结点关键字个数至少为(2/3)*M，即块的最低使用率为2/3（代替B+树的1/2）； B+树的分裂：当一个结点满时，分配一个新的结点，并将原结点中1/2的数据复制到新结点，最后在父结点中增加新结点的指针；B+树的分裂只影响原结点和父结点，而不会影响兄弟结点，所以它不需要指向兄弟的指针； B*树的分裂：当一个结点满时，如果它的下一个兄弟结点未满，那么将一部分数据移到兄弟结点中，再在原结点插入关键字，最后修改父结点中兄弟结点的关键字（因为兄弟结点的关键字范围改变了）；如果兄弟也满了，则在原结点与兄弟结点之间增加新结点，并各复制1/3的数据到新结点，最后在父结点增加新结点的指针； 所以，B*树分配新结点的概率比B+树要低，空间使用率更高； 小结 B树：二叉树，每个结点只存储一个关键字，等于则命中，小于走左结点，大于走右结点； B-树：多路搜索树，每个结点存储M/2到M个关键字，非叶子结点存储指向关键字范围的子结点； 所有关键字在整颗树中出现，且只出现一次，非叶子结点可以命中； B+树：在B-树基础上，为叶子结点增加链表指针，所有关键字都在叶子结点中出现，非叶子结点作为叶子结点的索引；B+树总是到叶子结点才命中； B*树：在B+树基础上，为非叶子结点也增加链表指针，将结点的最低利用率从1/2提高到2/3 见：http://wenku..com/view/efd562d5b9f3f90f76c61bd0.html

㈦ HASH与B树的联系与区别

没啥联系。
b树，一种结构，用以存放数据等等。
hash，算法，包括很多种具体的算法（数学逻辑），
db根据hash算出来的值控制数据存放的结构。

㈧ 高度为5的3阶b树至少有多少个关键字

31个关键字。

高度为5的三阶B树至少有31个结点。B树即平衡查找树，一般理解为平衡多路查找树，也称为B-树、B_树。是一种自平衡树状数据结构，能对存储的数据进行O(log n)的时间复杂度进行查找、插入和删除。B树一般较多用在存储系统上，比如数据库或文件系统。

特点说明

B树可以定义一个m值作为预定范围，即m路（阶）B树。

每个节点最多有m个孩子。

每个节点至少有ceil(m/2)个孩子，除了根节点和叶子节点外。

对于根节点，子树个数范围为［2,m]，节点内值的个数范围为［1,m-1]。

对于非根节点，节点内的值个数范围为［ceil(m/2)-1,m-1]。

根节点（非叶子节点）至少有两个孩子。

一个有k个孩子的非叶子节点包含k-1个值。

所有叶子节点在同一层。

节点内的值按照从小到大排列。

父节点的若干值作为分离值分成多个子树，左子树小于对应分离值，对应分离值小于右子树。