数据结构与算法要点总结（10）：B树（定义、插入、删除）

已于 2024-01-06 21:07:54 修改
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分类专栏： 数据结构与算法 文章标签： b树 数据结构 算法
于 2024-01-06 21:06:53 首次发布
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本文详细介绍了B树的定义，特别关注了B树的插入过程中的分裂操作，以及删除操作中针对叶子节点和兄弟节点的复杂分类，包括可能的向兄弟借策略。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

目录

B树的定义 

B树的插入

B树的删除

我对于后两种删除的理解：

B树的定义 

关键码比指针少一个 ：关键码个数为 $[\lceil m/2 \rceil-1,m-1 ]$

B树的插入

“分裂”总结：中间节点上去

B树的删除

先分类：

叶子节点的删除也很复杂：要分四类

我对于后两种删除的理解：

向兄弟借：

  • 如果兄弟够，就将父亲节点里的一个关键码拿下来，把兄弟节点的一个关键码给父亲。
  • 如果兄弟不够，就将这个节点以及父亲节点里的关键码连同兄弟节点合并，并依次网上进行直到终止。
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其原因是因为set容器是一个有序队列，以<排序，就是说整个队列中，Timer的到期时间时从小到大排列的，正是因为这样，才能做到节省系统资源的目的。在muduo的定时器系统中，一共由四个类：Timestamp，Timer，TimeId，TimerQueue组成。1、EventLoop调用方法，加入一个定时器事件，传入定时器回调函数，超时时间和间隔时间（为0.0则为一次性定时器），addTimer方法根据这些属性构造新得定时器。内部实现的插入方法获取此定时器的超时时间，如果比先前的时间小就说明第一个触发。
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muduo网络库定时器的实现
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一：函数介绍 常见的与时间相关的函数有：sleep，alarm，usleep，nanosleep，clock_nanosleep，gettimer/settitimer，timer_create/timer_settime/timer_gettime/timer_delete，还有muduo使用的timerfd_create/timerfd_gettime/timerfd_settime函数。
仿muduo高并发服务器
最新发布
03-16
<think>好的，我现在需要帮用户解决如何设计和实现一个类似muduo的高并发网络服务器的问题。首先，我得回忆一下muduo库的设计理念和关键组件。根据用户提供的引用内容，特别是引用[1]和[3]，muduo库主要采用了Reactor模式和线程池技术，还有LoopThreadPool模块。用户可能对多线程模型和事件循环机制不太清楚，我需要先分解这些概念。 用户提到想要高性能和高并发，所以得考虑I/O多路复用，比如epoll在Linux下的应用。同时，线程池的设计是关键，用来处理连接和任务分发。可能需要解释一下主从Reactor模式，主Reactor负责接受连接，子Reactor处理I/O事件，这样能有效利用多核CPU。 接下来，我需要组织回答的结构。首先概述核心设计思想，再分步骤讲解关键模块，比如事件循环、线程池、网络层封装等。然后，可能需要提供一些代码示例，比如使用epoll和C++11的线程库。同时，要注意用户提到的LaTeX格式要求，确保数学公式和代码块正确。 还要考虑用户可能的后续问题，比如性能优化或者日志系统的实现，但当前问题主要集中在设计和实现上。需要引用提供的资料，比如引用[2]中的多Reactor模式模拟Proactor模式，这可能涉及到异步事件的处理，但muduo本身是Reactor模式，这里需要明确区分。 另外，用户提供的引用[3]提到对象生命周期管理和线程同步，这部分在实现时需要注意资源管理和线程安全，比如使用智能指针和互斥锁。可能需要提到这些点，确保服务器的稳定性和可靠性。 最后，生成的相关问题要围绕设计模式、性能优化、具体实现技术等方面，帮助用户进一步深入。比如线程池的配置、Reactor模式的优缺点，或者如何集成数据库支持，如引用[2]中的MySQL使用。 总结一下，回答需要分步骤，结构清晰，涵盖核心设计思想、关键模块实现、代码示例，并引用提供的资料来支持内容。同时，注意格式要求，正确使用LaTeX和代码块，确保回答专业且易于理解。</think>### 如何设计和实现类似muduo的高并发网络服务器？ #### 核心设计思想 1. **Reactor模式**：基于事件驱动的非阻塞I/O模型，通过`epoll`（Linux）或`kqueue`（BSD）实现高并发连接管理[^1][^3]。 2. **多线程模型**：主从Reactor架构，主线程负责监听新连接，子线程通过线程池处理I/O事件和业务逻辑[^1][^3]。 3. **对象生命周期管理**：使用智能指针（如`std::shared_ptr`）和RAII机制确保线程安全[^3]。 --- #### 关键实现步骤 ##### 1. **事件循环（EventLoop）** - 核心组件，每个线程一个事件循环，负责监听文件描述符事件（如读/写）。 - 使用`epoll_wait`监听事件，回调机制处理触发事件。 ```cpp class EventLoop { public: void loop() { while (!quit_) { epoll_wait(epoll_fd_, events_, MAX_EVENTS, timeout_); for (auto& event : active_events_) { handle_event(event); // 调用注册的回调函数 } } } }; ``` ##### 2. **线程池（ThreadPool）** - 主Reactor线程（1个）负责`accept`新连接。 - 子Reactor线程（N个）处理I/O事件，通过轮询或哈希分配连接。 - 工作线程池处理耗时任务（如数据库操作），避免阻塞事件循环。 $$ \text{线程数建议} = \text{CPU核心数} \times 2 $$ ##### 3. **网络层封装** - **TcpConnection**：封装socket、缓冲区、回调函数。 - **Buffer设计**：双缓冲区（读/写）减少锁竞争。 ```cpp class TcpConnection { void handleRead() { ssize_t n = read(fd_, input_buffer_.writePtr(), remaining); input_buffer_.hasWritten(n); message_callback_(shared_from_this(), &input_buffer_); } }; ``` ##### 4. **性能优化** - **零拷贝**：使用`sendfile`传输文件。 - **内存池**：预分配内存减少动态分配开销。 - **日志系统**：异步日志（引用[2]中方案）记录请求状态。 --- #### 关键技术点 - **多Reactor模拟Proactor**（如引用[2]）：将I/O操作封装为异步任务，由线程池执行。 - **定时器管理**：红黑树或时间轮算法处理超时连接。 - **协议支持**：HTTP/1.1需解析请求头，支持长连接（Keep-Alive）。 --- #### 参考实现框架 ```text 主线程（Main Reactor） → 监听端口，分配连接给子Reactor 子线程（Sub Reactor） → 处理I/O事件 → 线程池执行任务 数据库连接池 → MySQL连接复用（引用[2]） ``` ---
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