第十九:b+树和b-树

news2025/7/18 8:29:48

优点一: B+树只有叶节点存放数据,其余节点用来索引,而B-树是每个索引节点都会有Data域。

优点二: B+树所有的Data域在叶子节点,并且所有叶子节点之间都有一个链指针。 这样遍历叶子节点就能获得全部数据,这样就能进行区间访问啦。在数据库中基于范围的查询是非常频繁的,而B树不支持这样的遍历操作。

1)B+树空间利用率更高,可减少I/O次数

B+树的叶子节点是按顺序放置的双向链表

3)B+树的查询效率更加稳定

因为B+树的每次查询过程中,都需要遍历从根节点到叶子节点的某条路径。所有关键字的查询路径长度相同,导致每一次查询的效率相当。

只有叶子节点存储data,叶子节点包含了这棵树的所有键值,叶子节点不存储指针。

后来又在B+树上增加了顺序访问指针,也就是每个叶子节点增加一个指向相邻叶子节点的指针,这样一棵树成了数据库系统实现索引的首选数据结构。

小结:B树和B+树的区别

1)B树的每个结点都存储了key和data,B+树的data存储在叶子节点上。

节点不存储data,这样一个节点就可以存储更多的key。可以使得树更矮,所以IO操作次数更少。

2)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

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邻,所以缓存命中性没有B+树好。

树高度越小,I/O次数越少。 为什么是B+树而不是B树呢,因为它内节点不存储data,这样一个节点就可以存储更多的key。

B 树:在 B 树中,所有的节点(包括叶节点和内部节点)都存储数据。对于一个节点,它的键值和数据一并存储。查找过程中,如果找到了匹配的键,则返回相应的数据。

B+ 树:与 B 树不同,B+ 树的所有数据都存储在叶节点中,非叶节点只存储键值,并且起到索引作用。在 B+ 树中,叶节点之间通过指针连接,形成一个链表,这使得范围查询更加高效。
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范围查询性能更好:

B+ 树的叶节点按照顺序连接形成链表,这使得范围查询时,可以顺序扫描叶节点,非常高效。而 B 树的节点存储了数据,每次范围查询都需要频繁跳转到不同的节点,性能较差。
数据存储集中在叶节点:B+ 树的数据集中在叶节点,不会占用内部节点的存储空间,这使得 B+ 树的叶节点可以存储更多的数据,减少磁盘 I/O 操作。
一致性更高:由于 B+ 树非叶节点不存储数据,只存储键值,它们的高度更低,减少了搜索的复杂度。
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B+ 树的优势
优化磁盘存储:B+ 树通过较大的节点大小来提高磁盘存取效率,可以一次性读取更多的键值,从而减少磁盘 I/O 次数。
顺序遍历性能:B+ 树的叶节点之间有链表结构,适合做范围查询,顺序遍历叶节点时性能更高。
支持大数据量:由于 B+ 树的节点可以存储更多的键值,它能够处理更大规模的数据。
良好的缓存命中率:较高的节点容量可以让更多的键值存储在内存中,提升缓存的命中率,减少磁盘访问。
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  • B+ 树:数据存储在叶节点,内部节点仅存储键值,叶节点通过链表连接,支持高效的范围查询和较少的磁盘 I/O。

B+树的叶子节点存储数据,而非叶子节点只存储指针,不存储数据。B树的所有节点(包括叶子节点)都存储数据,数据分布在整个树结构中。

叶子节点连接:B+树的叶子节点通过有序的双向链表相连,而B树的叶子节点不相连。
🔍 区间查询效率:由于B+树的叶子节点相连,范围查询效率更高。因此,在存在大量范围查询的场景中,B+树更为适合。而对于大量单个key查询的场景,B树可能更合适

总结:

特性B树(B-Tree)B+树(B+Tree)
节点存储内容内部节点和叶子节点都存储数据只有叶子节点存储数据,内部节点只存储键
叶子节点结构叶子节点之间没有直接链接叶子节点通过双向链表连接,支持快速遍历
插入/删除操作插入/删除可能影响多个层级的节点插入/删除主要集中在叶子节点,稳定性好
磁盘I/O优化每个节点存储数据,磁盘I/O次数较多内部节点只存储键,磁盘I/O次数较少
适用场景适合精确查询,范围查询性能较差适合精确查询和范围查询,性能更好
  • 所有值只存储在叶子节点中

  • 非叶子节点只存储关键字和指向子节点的指针

  • 叶子节点之间通过指针相连,形成一个有序链表,这使得范围查询非常高效。

  • 非叶子节点不存储数据,只存储键值和指向子节点的指针,这样可以使得内部节点更加紧凑,减少了磁盘I/O操作的需求。

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