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二叉搜索树

算法描述:二叉搜索树,是按照一个节点的左子叶小于节点的值,右子叶大于节点的值 搜索二叉树的,插入和搜索时间复杂都是O(lgn).

算法步骤

  • 选取根节点
  • 按照算法描述构建树

算法分析

  • 如果想树的搜索深度尽量浅,就改把中间值作为根节点,数据尽量也不要是有序的 否则会形成单边树,或者就是一个链表,修改和查找的时间复杂都变为O(n)

B+树在数据库中的应用

思路总结

  1. 解决问题前先定义清楚问题
    • 对问题进行假设,限定解决问题的范围
    • select from a where id=1 主键搜索
    • select from a where id>19 范围搜索
    • 非功能性需求
      • 安全
      • 性能
      • 用户体验
    • 由于我们想学习算法和数据结构,所以我们只从性能上进行讨论
      • 执行效率
      • 存储空间
  2. 尝试用学习过的数据结构解决问题
    • 散列表:
      • 查询效率O(1)但是不支持范围查询
    • 平衡二叉树:
      • 可以快速查询O(lgn),中序遍历是有序数组单不支持范围查询
    • 跳表
      • 查询数据O(lgn),并可以支持范围查询
      • 虽然满足条件但有更好的方法,减少内存使用
  3. 优化
    • 使用跳表虽然可以实现需求,但是我们有更好的数据结构,二叉查找树。二叉查找树和跳表类似查询速度O(lgn)
    • 遇到问题:内存消耗巨大
      • 如果数据量巨大的二叉树,比如1亿条数据,就要有1亿个节点,如果一个节点占用16字节,那占用内存1g,10个表就是10gb
    • 解决问题:为了减少内存消耗,只能通过将数据放在硬盘中
    • 遇到分体:读取磁盘中的节点IO消耗很大
    • 解决问题:所以尽量降低树的高度,减少io操作
    • 遇到问题:如何降低树的高度
    • 解决问题:从二叉树,变为N叉树
    • 遇到问题:是不是N越大越好呢?
    • 解决问题:cup的缓存是以也为单位的,如果数据超过一页,需要分页处理所以为了尽量减少io操作,节点数据尽量不要超过一页(4KB)

结论

综上所述:使用某种算法是要全面考虑到实际的问题,根据实际的问题进行假设,选择合适的算法,结合软硬件效率综合得出一个合理方案。