数据结构实验报告-查找-B-树基本操作的实现 实验报告(含完整代码及测试）

定义B-树存储结构（要求m3；为方便操作，结点中增加双亲结点指针域，最底层的Fail结点用NULL指针表示并且所有结点均存储于内存）。定义B-树插入关键字函数、删除关键字函数、查找关键字函数以及按层次遍历输出B-树所有结点的函数。主函数定义菜单(1.插入关键字 2.删除关键字 3. 查找关键字 4.层次遍历输出B-树所有结点 5.结束程序)。 **数据结构实验报告 - B-树基本操作的实现** 本次实验主要关注B-树这一重要的数据结构，它在数据库和文件系统中有着广泛的应用。B-树是一种自平衡的多路搜索树，能够保持数据排序并高效地进行查找、插入和删除操作。实验的目标是理解和掌握B-树的关键特性，并实现其主要功能。 **B-树存储结构**： B-树的基本构造要求m至少为3，这意味着每个节点可以有最多2m-1个子节点。为了简化操作，每个节点增加了指向其双亲节点的指针域。最底层的叶子节点用NULL指针表示，所有节点都存储在内存中。这样的设计使得B-树的高度保持在一个相对较低的水平，从而提高了访问效率。 **核心操作**： 1. **插入关键字**：在B-树中插入关键字，首先要找到合适的位置。这个过程涉及到多路分支选择，直到找到一个未满的叶子节点。如果插入的关键字已经存在，那么直接返回关键字的位置。如果叶子节点满载，需要分裂节点，将中间关键字提升到父节点，可能导致分裂沿着树向上回溯。 2. **删除关键字**：删除操作稍微复杂，可以从任何节点删除关键字，但需要确保B-树的性质不被破坏。如果删除导致节点关键字数少于最小值，可能需要从父节点下沉一个关键字以保持节点的平衡。如果父节点也是满载，这个过程可能会继续向上。 3. **查找关键字**：查找操作类似于二叉查找，但在每个节点上进行多路分支选择。从根节点开始，比较关键字，如果找到匹配项则返回，否则根据中间关键字找到正确的子节点继续搜索。 4. **层次遍历**：层次遍历按照B-树的层级顺序输出所有节点，从根节点开始，逐层向左右输出。输出信息包括节点的位置、关键字数量以及关键字本身。 **实验内容及要求**： 实验要求定义和实现B-树的上述操作，并通过主函数提供一个菜单界面供用户选择操作。插入、删除和查找功能分别接收关键字作为输入，输出操作结果。层次遍历功能需要输入一个字符文件名，然后输出文件，其中包含B-树的所有节点信息，按照层次顺序排列。 **实验目的**： 实验的主要目的是让学生深入理解B-树的插入、删除和查找算法，以及层次遍历的实现方式，巩固数据结构的知识，并提高实际编程能力。 在实现过程中，应考虑算法的效率和正确性，确保B-树的性质在整个操作过程中得到维护。此外，良好的输入/输出设计，如控制台交互和文件操作，也是评估实验成功与否的重要标准。通过本次实验，学生不仅能够掌握B-树的理论知识，还能实践并优化实际代码，从而更好地应用到实际问题中。