数据结构整理

本文深入探讨了多种树型数据结构,包括二叉搜索树、AVL树、红黑树、B树、B+树及堆等。分析了每种树的特点、应用场景及复杂度,如红黑树在C++ STL Map和Java TreeMap中的应用,B+树在数据库索引中的优势。同时对比了B树与B+树在随机检索和顺序检索、磁盘读写效率等方面的差异。

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二叉搜索树

根节点值大于左孩子,小于右孩子

AVL

  • 特殊的二叉搜索树
  • 每个节点的左右子树高度差小于等于一

红黑树

自平衡的BST,比维护AVL开销小。

  • 每个节点要么是黑色,要么是红色。
  • 根节点是黑色。
  • 每个叶子节点(NIL)是黑色。
  • 每个红色结点的两个子结点一定都是黑色。
  • 任意一结点到每个叶子结点的路径都包含数量相同的黑结点。
    应用场景 C++ STL Map和set
    Java TreeMap

多路搜索树

复杂度:O(log n)
应用场景 数据库索引【局部性原理】
对比分析

  1. 不同于B树只适合随机检索,B+树同时支持随机检索和顺序检索;
  2. B+树的磁盘读写代价更低。B+树的内部结点并没有指向关键字具体信息的指针,其内部结点比B树小,盘块能容纳的结点中关键字数量更多,一次性读入内存中可以查找的关键字也就越多,相对的,IO读写次数也就降低了。而IO读写次数是影响索引检索效率的最大因素。
  3. B+树更适合于文件和数据库索引,因为IO次数低,)增删文件(节点)时,效率更高,因为B+树的叶子节点包含所有关键字,并以有序的链表结构存储,这样可很好提高增删效率。

B树

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。

B+树

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。

数组实现的完全二叉树 建堆是O(n)复杂度,堆排序是O(nlog2n)

最小堆

父节点的值比每一个子节点的值都要小
应用 10w个数字选前20大数字,先乱序选前20构建最小堆,然后更新,若大于堆顶,则插入,则不大于则丢弃。

最大堆

父结点的值比每一个子节点都要大

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