Ответ
Ключевое различие заключается в их структуре и основном назначении: бинарные деревья поиска (BST) оптимизированы для работы в оперативной памяти, а B-деревья — для хранения и поиска данных на медленных носителях, таких как диски.
Вот детальное сравнение:
| Характеристика | Бинарное дерево поиска (BST) | B-дерево (B-Tree) |
|---|---|---|
| Кол-во потомков | Строго не более 2 у каждого узла. | Много (например, сотни или тысячи). |
| Хранение данных | Обычно 1 ключ и связанные данные в каждом узле. | Массив ключей и указателей на потомков в каждом узле. |
| Балансировка | В простом BST не гарантирована. Дерево может выродиться в связанный список (сложность O(n)). Для балансировки нужны усложненные варианты (AVL, Red-Black Tree). | Всегда сбалансировано. Операции вставки и удаления поддерживают одинаковую высоту всех листовых узлов. |
| Высота дерева | Потенциально большая, что плохо для дисковых операций. | Очень маленькая (логарифмическая по основанию M, где M - число ключей в узле). Это минимизирует количество дисковых операций. |
| Основное применение | Структуры данных в оперативной памяти: словари, множества (map, set). | Системы управления базами данных (индексы) и файловые системы. |
Почему B-деревья хороши для дисков?
Чтение с диска — очень медленная операция по сравнению с чтением из ОЗУ. Главная цель B-дерева — минимизировать количество обращений к диску.
- Широкие узлы: B-дерево хранит в одном узле много ключей. Этот узел соответствует одному блоку на диске. За одну операцию чтения мы получаем сразу большой объем данных.
- Низкая высота: Благодаря широким узлам дерево получается очень "приземистым". Для поиска в миллионах записей может потребоваться всего 3-4 обращения к диску.
В бинарном дереве каждый узел мал, и для прохода по глубокому дереву потребовалось бы множество отдельных, медленных дисковых чтений.
// Упрощенное представление узла B-дерева на Go.
// В реальных системах структура сложнее.
type BTreeNode struct {
isLeaf bool // Является ли узел листом
keys []int // Отсортированный массив ключей
children []*BTreeNode // Указатели на дочерние узлы
}