B树结构

Oracle在树结构查询中的优化方法，从根到叶再到根的查询过程进行详细探讨。

根据所获资料，对二叉搜索树、B树和红黑树等进行了基础梳理和总结。通过制作一张脑图，使得理解变得更加直观。在整理过程中投入了相当的精力，希望能够对初学者有所帮助。

哈夫曼编码及其树结构是信息编码中重要的技术手段，通过构建最优的编码树来实现数据压缩和传输效率的提升。

B-Tree 平衡搜索树 所有键和数据存储在叶子节点 节点拥有指向相邻节点的指针 B+Tree B-Tree的变体 非叶子节点只存储键，叶子节点存储键和数据 指针只存在于叶子节点 查询效率较高，适合范围查询 B*Tree B-Tree的改进版本 叶子节点之间具有额外指针，实现快速遍历 减少了查询和更新的磁盘访问次数，提高性能

本项目利用 C++ 中的树结构，构建学生会组织架构模型，实现成员信息的管理与查询。

Oracle的递归查询是处理树状数据结构的重要方法。在Oracle中，通过使用START WITH和CONNECT BY PRIOR来实现递归查询，可以高效地处理复杂的数据关系。这些技巧不仅提升了查询效率，还优化了数据库操作的整体性能。

定义 B-tree: 一种自平衡树状数据结构，能够存储数据并允许以对数时间复杂度进行搜索、顺序访问、插入和删除操作。B-tree 中的每个节点可以包含多个键值和子节点，通常比其他树状结构（如二叉树）更宽更浅，这使得它们非常适合于磁盘或其他辅助存储设备上的数据存储和检索。 B+tree: B-tree 的变体，所有数据记录都存储在叶子节点中，内部节点仅存储键值用于索引。此外，所有叶子节点通常通过指针链接在一起，这使得顺序遍历数据变得更加高效。 查找 B-tree: 从根节点开始，比较目标键值与节点中的键值。如果找到匹配项，则返回相关联的数据。否则，根据键值的大小关系，递归地进入相应的子节点继续查找，直到找到目标键值或到达叶子节点。 B+tree: 类似于 B-tree，但最终的查找操作总是在叶子节点上完成，因为所有数据记录都存储在那里。 插入 B-tree: 首先查找要插入的新键值的合适位置。如果找到空闲空间，则直接插入。否则，节点将发生溢出，需要进行分裂操作，将节点分成两个节点，并将中间键值提升到父节点。这个过程可能会递归地向上影响到根节点，最终导致树的高度增加。 B+tree: 与 B-tree 类似，但新数据记录总是插入到叶子节点中。如果叶子节点溢出，则将其分裂成两个节点，并将中间键值复制到父节点（而不是提升）。 删除 B-tree: 定位要删除的键值。如果键值位于叶子节点，则直接删除。如果键值位于内部节点，则需要找到其前驱或后继节点，并用前驱或后继节点的键值替换要删除的键值，然后递归地删除前驱或后继节点的键值。删除操作可能会导致节点下溢，需要进行合并或重新分配操作以维持 B-tree 的平衡性。 B+tree: 类似于 B-tree，但删除操作总是从叶子节点开始。如果删除操作导致叶子节点下溢，则需要从兄弟节点借用键值或与兄弟节点合并。 总结 B-tree 和 B+tree 都是高效的树状数据结构，适用于磁盘和数据库索引等场景。B+tree 将所有数据记录存储在叶子节点中，并通过指针链接所有叶子节点，使其在范围查询和顺序访问方面比 B-tree 更具优势。

平衡二叉B树（Red Black Tree）是一种自平衡二叉查找树，是计算机科学中常用的数据结构之一，主要用于实现关联数组。这种树最早由Rudolf Bayer在1972年提出，最初称为平衡二叉B树（Symmetric Binary B-Trees）。后来，Leo J. Guibas和Robert Sedgewick在1978年对其进行了改进，形成了今天所知的红黑树。

数据结构与算法涵盖了数据元素间的逻辑关系，如数组、链表、二叉树、堆、B树等抽象数据类型，并描述了它们在计算机中的存储方式，如数组的连续存储、链表的动态分配节点，以及树和图的不同表示方法。此外，还介绍了数据结构的基本操作，如插入、删除、查找、更新和遍历，以及算法设计的基本原则和分类，包括排序、查找、图论、动态规划等。学习数据结构与算法有助于理解程序的内部工作原理，提高软件系统的效率和稳定性。

这是加州大学伯克利分校2021年春季CS 61B数据结构课程的课件。