b-tree - 平衡 B 树的平衡程度如何

Question

假设我有一个 B 树，其节点采用 3-4 配置（3 个元素和 4 个指针）。假设我按照规则合法地构建了我的树，我是否有可能达到一层中有两个节点，一个节点有 4 个退出指针而另一个节点只有两个退出指针的情况？

一般来说，我对正确使用的 B-Tree 的平衡性有什么保证

Answer 1

平衡背后的想法（通常是平衡树数据结构）是任何两个子树之间的深度差异为零或一（取决于树）。换句话说，用于查找叶节点的比较次数总是相似的。

所以是的，你最终可能会遇到你描述的情况，仅仅是因为深度是相同的。每个节点中的元素数量与平衡无关（但见下文）。

这是完全合法的，即使左侧节点中的项目多于右侧节点（未显示空指针）：

                 +---+---+---+
                 | 8 |   |   |
                 +---+---+---+
        ________/    |
       /             |
      |              |
+---+---+---+  +---+---+---+
| 1 | 2 | 3 |  | 9 |   |   |
+---+---+---+  +---+---+---+

但是，拥有 3-4 个 BTree 是非常不寻常的（有些人实际上会说这根本不是BTree，而是其他一些数据结构）。

使用 BTrees，您通常在每个节点（例如，4-5 棵树）中最多有偶数个键，以便更容易拆分和组合。对于 4-5 树，当节点填满时决定提升哪个键很容易 - 它是五个中的中间一个。对于 3-4 树来说，这不是一个明确的问题，因为它可能是两个之一（四个元素没有明确的中间）。

它还允许您遵循节点应包含在n和2n元素之间的规则。此外（对于“正确的”BTrees），叶子节点都处于相同的深度，而不仅仅是彼此之间。

如果您将以下值添加到空 BTree，您最终可能会遇到您描述的情况：

Add           Tree Structure
---          ----------------
 1                  1

 2                 1,2

 5                1,2,5

 6               1,2,5,6

 7                  5
                   / \
                1,2   6,7

 8                  5
                   / \
                1,2   6,7,8

 9                  5
                   / \
                1,2   6,7,8,9