Inserarea într-un copac B.

În acest tutorial, veți învăța cum să inserați o cheie într-un arbore btree. De asemenea, veți găsi exemple de lucru de inserare a cheilor într-un copac B în C, C ++, Java și Python.

Introducerea unui element pe un copac B constă din două evenimente: căutarea nodului adecvat pentru a insera elementul și divizarea nodului dacă este necesar. Operațiunea de inserare are loc întotdeauna în abordarea de jos în sus.

Să înțelegem aceste evenimente de mai jos.

Operațiune de inserare

  1. Dacă arborele este gol, alocați un nod rădăcină și introduceți cheia.
  2. Actualizați numărul permis de chei din nod.
  3. Căutați în nodul corespunzător pentru inserare.
  4. Dacă nodul este plin, urmați pașii de mai jos.
  5. Introduceți elementele în ordine crescătoare.
  6. Acum, există elemente mai mari decât limita sa. Deci, împărțiți-vă la mediană.
  7. Apăsați tasta mediană în sus și creați tastele stânga ca un copil stâng și tastele dreapta ca un copil drept.
  8. Dacă nodul nu este plin, urmați pașii de mai jos.
  9. Introduceți nodul în ordine crescătoare.

Exemplu de inserare

Să înțelegem operația de inserare cu ilustrațiile de mai jos.

Elementele care trebuie inserate sunt 8, 9, 10, 11, 15, 16, 17, 18, 20, 23.

Inserarea elementelor într-un copac B.

Algoritm pentru inserarea unui element

 BreeInsertion(T, k) r root(T) if n(r) = 2t - 1 s = AllocateNode() root(T) = s leaf(s) = FALSE n(s) <- 0 c1(s) <- r BtreeSplitChild(s, 1, r) BtreeInsertNonFull(s, k) else BtreeInsertNonFull(r, k) BtreeInsertNonFull(x, k) i = n(x) if leaf(x) while i ≧ 1 and k < keyi(x) keyi+1 (x) = keyi(x) i = i - 1 keyi+1(x) = k n(x) = n(x) + 1 else while i ≧ 1 and k < keyi(x) i = i - 1 i = i + 1 if n(ci(x)) == 2t - 1 BtreeSplitChild(x, i, ci(x)) if k &rt; keyi(x) i = i + 1 BtreeInsertNonFull(ci(x), k) BtreeSplitChild(x, i) BtreeSplitChild(x, i, y) z = AllocateNode() leaf(z) = leaf(y) n(z) = t - 1 for j = 1 to t - 1 keyj(z) = keyj+t(y) if not leaf (y) for j = 1 to t cj(z) = cj + t(y) n(y) = t - 1 for j = n(x) + 1 to i + 1 cj+1(x) = cj(x) ci+1(x) = z for j = n(x) to i keyj+1(x) = keyj(x) keyi(x) = keyt(y) n(x) = n(x) + 1

Exemple Python, Java și C / C ++

Python Java C C ++ 
# Inserting a key on a B-tree in Python # Create a node class BTreeNode: def __init__(self, leaf=False): self.leaf = leaf self.keys = () self.child = () # Tree class BTree: def __init__(self, t): self.root = BTreeNode(True) self.t = t # Insert node def insert(self, k): root = self.root if len(root.keys) == (2 * self.t) - 1: temp = BTreeNode() self.root = temp temp.child.insert(0, root) self.split_child(temp, 0) self.insert_non_full(temp, k) else: self.insert_non_full(root, k) # Insert nonfull def insert_non_full(self, x, k): i = len(x.keys) - 1 if x.leaf: x.keys.append((None, None)) while i>= 0 and k(0)  = 0 and k(0)  x.keys(i)(0): i += 1 self.insert_non_full(x.child(i), k) # Split the child def split_child(self, x, i): t = self.t y = x.child(i) z = BTreeNode(y.leaf) x.child.insert(i + 1, z) x.keys.insert(i, y.keys(t - 1)) z.keys = y.keys(t: (2 * t) - 1) y.keys = y.keys(0: t - 1) if not y.leaf: z.child = y.child(t: 2 * t) y.child = y.child(0: t - 1) # Print the tree def print_tree(self, x, l=0): print("Level ", l, " ", len(x.keys), end=":") for i in x.keys: print(i, end=" ") print() l += 1 if len(x.child)> 0: for i in x.child: self.print_tree(i, l) def main(): B = BTree(3) for i in range(10): B.insert((i, 2 * i)) B.print_tree(B.root) if __name__ == '__main__': main()  
// Inserting a key on a B-tree in Java public class BTree ( private int T; // Node Creation public class Node ( int n; int key() = new int(2 * T - 1); Node child() = new Node(2 * T); boolean leaf = true; public int Find(int k) ( for (int i = 0; i < this.n; i++) ( if (this.key(i) == k) ( return i; ) ) return -1; ); ) public BTree(int t) ( T = t; root = new Node(); root.n = 0; root.leaf = true; ) private Node root; // split private void split(Node x, int pos, Node y) ( Node z = new Node(); z.leaf = y.leaf; z.n = T - 1; for (int j = 0; j < T - 1; j++) ( z.key(j) = y.key(j + T); ) if (!y.leaf) ( for (int j = 0; j = pos + 1; j--) ( x.child(j + 1) = x.child(j); ) x.child(pos + 1) = z; for (int j = x.n - 1; j>= pos; j--) ( x.key(j + 1) = x.key(j); ) x.key(pos) = y.key(T - 1); x.n = x.n + 1; ) // insert key public void insert(final int key) ( Node r = root; if (r.n == 2 * T - 1) ( Node s = new Node(); root = s; s.leaf = false; s.n = 0; s.child(0) = r; split(s, 0, r); _insert(s, key); ) else ( _insert(r, key); ) ) // insert node final private void _insert(Node x, int k) ( if (x.leaf) ( int i = 0; for (i = x.n - 1; i>= 0 && k  = 0 && k x.key(i)) ( i++; ) ) _insert(x.child(i), k); ) ) public void display() ( display(root); ) // Display the tree private void display(Node x) ( assert (x == null); for (int i = 0; i < x.n; i++) ( System.out.print(x.key(i) + " "); ) if (!x.leaf) ( for (int i = 0; i < x.n + 1; i++) ( display(x.child(i)); ) ) ) public static void main(String() args) ( BTree b = new BTree(3); b.insert(8); b.insert(9); b.insert(10); b.insert(11); b.insert(15); b.insert(20); b.insert(17); b.display(); ) ) 
// insertioning a key on a B-tree in C #include #include #define MAX 3 #define MIN 2 struct btreeNode ( int item(MAX + 1), count; struct btreeNode *link(MAX + 1); ); struct btreeNode *root; // Node creation struct btreeNode *createNode(int item, struct btreeNode *child) ( struct btreeNode *newNode; newNode = (struct btreeNode *)malloc(sizeof(struct btreeNode)); newNode->item(1) = item; newNode->count = 1; newNode->link(0) = root; newNode->link(1) = child; return newNode; ) // Insert void insertValue(int item, int pos, struct btreeNode *node, struct btreeNode *child) ( int j = node->count; while (j> pos) ( node->item(j + 1) = node->item(j); node->link(j + 1) = node->link(j); j--; ) node->item(j + 1) = item; node->link(j + 1) = child; node->count++; ) // Split node void splitNode(int item, int *pval, int pos, struct btreeNode *node, struct btreeNode *child, struct btreeNode **newNode) ( int median, j; if (pos> MIN) median = MIN + 1; else median = MIN; *newNode = (struct btreeNode *)malloc(sizeof(struct btreeNode)); j = median + 1; while (j item(j - median) = node->item(j); (*newNode)->link(j - median) = node->link(j); j++; ) node->count = median; (*newNode)->count = MAX - median; if (pos item(node->count); (*newNode)->link(0) = node->link(node->count); node->count--; ) // Set the value of node int setNodeValue(int item, int *pval, struct btreeNode *node, struct btreeNode **child) ( int pos; if (!node) ( *pval = item; *child = NULL; return 1; ) if (item item(1)) ( pos = 0; ) else ( for (pos = node->count; (item item(pos) && pos> 1); pos--) ; if (item == node->item(pos)) ( printf("Duplicates not allowed"); return 0; ) ) if (setNodeValue(item, pval, node->link(pos), child)) ( if (node->count link(pos); for (; dummy->link(0) != NULL;) dummy = dummy->link(0); myNode->item(pos) = dummy->item(1); ) // Do rightshift void rightShift(struct btreeNode *myNode, int pos) ( struct btreeNode *x = myNode->link(pos); int j = x->count; while (j> 0) ( x->item(j + 1) = x->item(j); x->link(j + 1) = x->link(j); ) x->item(1) = myNode->item(pos); x->link(1) = x->link(0); x->count++; x = myNode->link(pos - 1); myNode->item(pos) = x->item(x->count); myNode->link(pos) = x->link(x->count); x->count--; return; ) // Do leftshift void leftShift(struct btreeNode *myNode, int pos) ( int j = 1; struct btreeNode *x = myNode->link(pos - 1); x->count++; x->item(x->count) = myNode->item(pos); x->link(x->count) = myNode->link(pos)->link(0); x = myNode->link(pos); myNode->item(pos) = x->item(1); x->link(0) = x->link(1); x->count--; while (j count) ( x->item(j) = x->item(j + 1); x->link(j) = x->link(j + 1); j++; ) return; ) // Merge the nodes void mergeNodes(struct btreeNode *myNode, int pos) ( int j = 1; struct btreeNode *x1 = myNode->link(pos), *x2 = myNode->link(pos - 1); x2->count++; x2->item(x2->count) = myNode->item(pos); x2->link(x2->count) = myNode->link(0); while (j count) ( x2->count++; x2->item(x2->count) = x1->item(j); x2->link(x2->count) = x1->link(j); j++; ) j = pos; while (j count) ( myNode->item(j) = myNode->item(j + 1); myNode->link(j) = myNode->link(j + 1); j++; ) myNode->count--; free(x1); ) // Adjust the node void adjustNode(struct btreeNode *myNode, int pos) ( if (!pos) ( if (myNode->link(1)->count> MIN) ( leftShift(myNode, 1); ) else ( mergeNodes(myNode, 1); ) ) else ( if (myNode->count != pos) ( if (myNode->link(pos - 1)->count> MIN) ( rightShift(myNode, pos); ) else ( if (myNode->link(pos + 1)->count> MIN) ( leftShift(myNode, pos + 1); ) else ( mergeNodes(myNode, pos); ) ) ) else ( if (myNode->link(pos - 1)->count> MIN) rightShift(myNode, pos); else mergeNodes(myNode, pos); ) ) ) // Traverse the tree void traversal(struct btreeNode *myNode) ( int i; if (myNode) ( for (i = 0; i count; i++) ( traversal(myNode->link(i)); printf("%d ", myNode->item(i + 1)); ) traversal(myNode->link(i)); ) ) int main() ( int item, ch; insertion(8); insertion(9); insertion(10); insertion(11); insertion(15); insertion(16); insertion(17); insertion(18); insertion(20); insertion(23); traversal(root); )
// Inserting a key on a B-tree in C++ #include using namespace std; class Node ( int *keys; int t; Node **C; int n; bool leaf; public: Node(int _t, bool _leaf); void insertNonFull(int k); void splitChild(int i, Node *y); void traverse(); friend class BTree; ); class BTree ( Node *root; int t; public: BTree(int _t) ( root = NULL; t = _t; ) void traverse() ( if (root != NULL) root->traverse(); ) void insert(int k); ); Node::Node(int t1, bool leaf1) ( t = t1; leaf = leaf1; keys = new int(2 * t - 1); C = new Node *(2 * t); n = 0; ) // Traverse the nodes void Node::traverse() ( int i; for (i = 0; i traverse(); cout << " " 
 keys(0) = k; root->n = 1; ) else ( if (root->n == 2 * t - 1) ( Node *s = new Node(t, false); s->C(0) = root; s->splitChild(0, root); int i = 0; if (s->keys(0) C(i)->insertNonFull(k); root = s; ) else root->insertNonFull(k); ) ) // Insert non full condition void Node::insertNonFull(int k) ( int i = n - 1; if (leaf == true) ( while (i>= 0 && keys(i)> k) ( keys(i + 1) = keys(i); i--; ) keys(i + 1) = k; n = n + 1; ) else ( while (i>= 0 && keys(i)> k) i--; if (C(i + 1)->n == 2 * t - 1) ( splitChild(i + 1, C(i + 1)); if (keys(i + 1) insertNonFull(k); ) ) // split the child void Node::splitChild(int i, Node *y) ( Node *z = new Node(y->t, y->leaf); z->n = t - 1; for (int j = 0; j keys(j) = y->keys(j + t); if (y->leaf == false) ( for (int j = 0; j C(j) = y->C(j + t); ) y->n = t - 1; for (int j = n; j>= i + 1; j--) C(j + 1) = C(j); C(i + 1) = z; for (int j = n - 1; j>= i; j--) keys(j + 1) = keys(j); keys(i) = y->keys(t - 1); n = n + 1; ) int main() ( BTree t(3); t.insert(8); t.insert(9); t.insert(10); t.insert(11); t.insert(15); t.insert(16); t.insert(17); t.insert(18); t.insert(20); t.insert(23); cout << "The B-tree is: "; t.traverse(); )

Articole interesante...