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B+树是一种平衡树数据结构，广泛应用于数据库和文件系统中。它是B树的一种变体，专为磁盘或其他直接存取辅助存储设备而设计。B+树的主要特点包括：所有数据记录都存储在叶子节点，内部节点只存储键和指针，叶子节点通过链表相连，以及树的所有分支高度相同。这种结构使得B+树特别适合需要高效存储和检索大量数据的应用场景。
B+树的结构有三个关键特点。首先，内部节点只存储键和指向子节点的指针，不存储实际数据，这些键用于引导搜索方向。其次，叶子节点存储所有的实际数据记录，并通过链表连接形成有序序列，这使得范围查询非常高效。最后，B+树具有良好的平衡性，所有叶子节点都在同一层，从根到任何叶子的路径长度相同，这保证了查找效率的稳定性。
B+树的查找过程非常高效。首先，从根节点开始，比较搜索键与节点中的键值，确定下一步搜索的子树。在内部节点中，如果搜索键小于节点中最小键，选择最左子树；如果搜索键大于等于某键值且小于下一键值，选择中间子树；如果搜索键大于等于节点中最大键，选择最右子树。最后，到达叶子节点后，在叶子节点中搜索目标键值，如果找到，返回对应的数据记录；如果未找到，则目标不存在。让我们以搜索键22为例，演示这个过程。
B+树相比其他数据结构有三个主要优势。首先是磁盘I/O优化：由于内部节点只存储键和指针，它们通常比B树的节点更小，可以在一个磁盘块中存储更多的键，从而减少读取相同数量键所需的磁盘I/O次数，这对大型数据库和文件系统非常重要。其次是范围查询效率：叶子节点通过链表连接，使得范围查询非常高效，只需找到范围的起始叶子节点，然后沿着链表顺序遍历即可。最后是查找效率稳定：所有数据都在叶子节点，从根到任何一个数据记录的路径长度相同，查找时间复杂度稳定在O(log n)。
总结一下，B+树是一种平衡树数据结构，广泛应用于数据库和文件系统。它的所有数据记录都存储在叶子节点，而内部节点只存储键和指针。叶子节点通过链表连接，便于高效的范围查询。B+树的磁盘I/O优化使其特别适合大型数据存储系统，同时其查找效率稳定，时间复杂度为O(log n)。这些特性使B+树成为现代数据库管理系统和文件系统中不可或缺的数据结构。