详解B树删除操作:使用Python实现B树删除操作的详细图解

b树删除操作需要考虑节点所在位置和平衡,并且很有可能会发生下溢的情况。当一个节点包含的子节点数量少于它应该持有的最小数量时,就会发生下溢。

图文展示B树删除操作原理

在不影响平衡情况下。

B树删除操作详细图解 Python实现B树删除操作

下溢情况。

B树删除操作详细图解 Python实现B树删除操作

删除内部节点。

B树删除操作详细图解 Python实现B树删除操作

Python实现B树删除操作

# B树节点class BTreeNode:    def __init__(self, leaf=False):        self.leaf = leaf        self.keys = []        self.child = []class BTree:    def __init__(self, t):        self.root = BTreeNode(True)        self.t = t    # 插入元素    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)    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)    # 分开子节点    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]    # 删除节点    def delete(self, x, k):        t = self.t        i = 0        while i  x.keys[i][0]:            i += 1        if x.leaf:            if i < len(x.keys) and x.keys[i][0] == k[0]:                x.keys.pop(i)                return            return        if i = t:            self.delete(x.child[i], k)        else:            if i != 0 and i + 2 = t:                    self.delete_sibling(x, i, i - 1)                elif len(x.child[i + 1].keys) >= t:                    self.delete_sibling(x, i, i + 1)                else:                    self.delete_merge(x, i, i + 1)            elif i == 0:                if len(x.child[i + 1].keys) >= t:                    self.delete_sibling(x, i, i + 1)                else:                    self.delete_merge(x, i, i + 1)            elif i + 1 == len(x.child):                if len(x.child[i - 1].keys) >= t:                    self.delete_sibling(x, i, i - 1)                else:                    self.delete_merge(x, i, i - 1)            self.delete(x.child[i], k)    # 删除节点    def delete_internal_node(self, x, k, i):        t = self.t        if x.leaf:            if x.keys[i][0] == k[0]:                x.keys.pop(i)                return            return        if len(x.child[i].keys) >= t:            x.keys[i] = self.delete_predecessor(x.child[i])            return        elif len(x.child[i + 1].keys) >= t:            x.keys[i] = self.delete_successor(x.child[i + 1])            return        else:            self.delete_merge(x, i, i + 1)            self.delete_internal_node(x.child[i], k, self.t - 1)    # 删除前节点    def delete_predecessor(self, x):        if x.leaf:            return x.pop()        n = len(x.keys) - 1        if len(x.child[n].keys) >= self.t:            self.delete_sibling(x, n + 1, n)        else:            self.delete_merge(x, n, n + 1)        self.delete_predecessor(x.child[n])    # 删除继任节点    def delete_successor(self, x):        if x.leaf:            return x.keys.pop(0)        if len(x.child[1].keys) >= self.t:            self.delete_sibling(x, 0, 1)        else:            self.delete_merge(x, 0, 1)        self.delete_successor(x.child[0])    def delete_merge(self, x, i, j):        cnode = x.child[i]        if j > i:            rsnode = x.child[j]            cnode.keys.append(x.keys[i])            for k in range(len(rsnode.keys)):                cnode.keys.append(rsnode.keys[k])                if len(rsnode.child) > 0:                    cnode.child.append(rsnode.child[k])            if len(rsnode.child) > 0:                cnode.child.append(rsnode.child.pop())            new = cnode            x.keys.pop(i)            x.child.pop(j)        else:            lsnode = x.child[j]            lsnode.keys.append(x.keys[j])            for i in range(len(cnode.keys)):                lsnode.keys.append(cnode.keys[i])                if len(lsnode.child) > 0:                    lsnode.child.append(cnode.child[i])            if len(lsnode.child) > 0:                lsnode.child.append(cnode.child.pop())            new = lsnode            x.keys.pop(j)            x.child.pop(i)        if x == self.root and len(x.keys) == 0:            self.root = new    # 删除同一级的其他子节点    def delete_sibling(self, x, i, j):        cnode = x.child[i]        if i  0:                cnode.child.append(rsnode.child[0])                rsnode.child.pop(0)            rsnode.keys.pop(0)        else:            lsnode = x.child[j]            cnode.keys.insert(0, x.keys[i - 1])            x.keys[i - 1] = lsnode.keys.pop()            if len(lsnode.child) > 0:                cnode.child.insert(0, lsnode.child.pop())    # 输出B树    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)B = BTree(3)for i in range(10):    B.insert((i, 2 * i))B.print_tree(B.root)B.delete(B.root, (8,))print("n")B.print_tree(B.root)

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