emufs/b_plus.c

   1 /** Arbol B+ */
   2 #include "b_plus.h"
   3
   4 /**#*#*#*#*#**#*#*#*#*#* Private prototypes*#*#*#*#*#**#*#*#*#*#**#*#*#*/
   5 int b_plus_grabar_nodo(INDEXSPECS *idx, NODO_B_PLUS *nodo, int num_node);
   6 NODO_B_PLUS *b_plus_leer_nodo(INDEXSPECS *idx, int num_node);
   7 NODO_B_PLUS *b_plus_crearnodo(INDEXSPECS *idx);
   8 int b_plus_destruir_nodo(NODO_B_PLUS *nodo);
   9 int b_plus_split_child(INDEXSPECS *idx, int numparent, NODO_B_PLUS *parent, int ithchild, NODO_B_PLUS *fullnode);
  10 int b_plus_insert_nonfull(INDEXSPECS *idx, NODO_B_PLUS *nodo, int num_nodo, INDEX_DAT *query);
  11 int b_plus_insertar(INDEXSPECS *idx, INDEX_DAT *query);
  12 int b_plus_get_num_nodo(INDEXSPECS *idx);
  13 /**#*#*#*#*#**#*#*#*#*#*FIN PROTOTYPES*#*#*#*#*#**#*#*#*#*#**#*#*#*#*#*/
  14
  15 /** Crea un nuevo nodo y lo inicializa */
  16 NODO_B_PLUS *b_plus_crearnodo(INDEX *idx) {
  17
  18         NODO_B_PLUS *nodo = (NODO_B_PLUS*)malloc(sizeof(NODO_B_PLUS));
  19         if (nodo == NULL) return NULL;
  20         nodo->nivel = 0;
  21         nodo->cant_claves = 0;
  22
  23     /* Calculamos lo que ocupan las cadenas de bytes claves + hijos */
  24         nodo->claves = (int*)malloc(idx->size_claves);
  25         nodo->hijos = (int*)malloc(idx->size_hijos);
  26         memset(nodo->claves,-1,idx->size_claves);
  27         memset(nodo->hijos,-1,idx->size_hijos);
  28
  29     return nodo;
  30 }
  31
  32 /** Crea el archivo indice B+ */
  33 int emufs_b_plus_crear(INDEXSPECS *idx) {
  34
  35         FILE *fp;
  36         NODO_B_PLUS *raiz;
  37         int error = 0;
  38
  39         /* Creamos el archivo que contendra el indice */
  40         fp = fopen(idx->filename, "w");
  41         PERR("Creando indice con nodo raiz");
  42         if (fp == NULL) {
  43                 PERR("Error al crear el archivo");
  44                 return -1;
  45         }
  46         fclose(fp);
  47
  48         /* Creamos el nodo raiz y lo guardamos el en indice */
  49         raiz = b_plus_crearnodo(idx);
  50         error = b_plus_grabar_nodo(idx,raiz,0);
  51
  52         /* Liberamos areas de memoria reservadas */
  53         free(raiz->claves);
  54         free(raiz->hijos);
  55         free(raiz);
  56
  57         return error;
  58 }
  59
  60
  61 /** Busca el nro de bloque donde se debe guardar un reg con clave X.
  62  *  Posibilidades: return 0 - Encontro un bloque potencial
  63  *                 return -1 - No hay clave, inserto clave de nuevo bloques
  64  *                 return 1 - Hubo falla de lectura de un nodo, Abortar
  65  */
  66 int emufs_b_plus_get_bloque(INDEX *idx, INDEX_DAT *query, int num_node) {
  67
  68         NODO_B_PLUS *nodo;
  69         nodo = b_plus_leer_nodo(idx,num_node);
  70         if (nodo == NULL) return 1;
  71         int i = nodo->cant_claves - 1;
  72         int exitcode = 0;
  73
  74         /* Si es un hoja, busco dentro de la hoja, otherwise, busco la hoja */
  75         if (nodo->nivel == 0) {
  76         /* Vemos en que bloque deberia ir */
  77                 while ( i >= 0 && query->clave.i_clave < nodo->claves[i] ) i--;
  78                 if (i < 0) {
  79                         /* La clave es menor que todas, debo insertarla */
  80                         b_plus_destruir_nodo(nodo);
  81                         emufs_b_plus_insertar(idx,query);
  82                         return -1;
  83                 }
  84                 else {
  85                         /* Encontre un bloque potencial */
  86                         query->num_bloque = nodo->hijos[i];
  87                         b_plus_destruir_nodo(nodo);
  88                         return 0;
  89                 }
  90         }
  91         else {
  92                 /* Buscamos por donde descender al siguiente nivel */
  93                 while ( i >= 0 && query->clave.i_clave < nodo->claves[i] ) i--;
  94         i++;
  95         num_node = nodo->hijos[i];
  96                 b_plus_destruir_nodo(nodo);
  97                 exitcode = emufs_b_plus_get_bloque(idx,query,num_node);
  98                 return exitcode;
  99         }
 100 }
 101
 102 NODO_B_PLUS *b_plus_leer_nodo(INDEX *idx, int num_node) {
 103
 104         /*int i = 0;*/
 105         FILE *fp;
 106         NODO_B_PLUS *memnode = b_plus_crearnodo(idx);
 107         char *disknode = (char*)malloc(idx->tam_bloque);
 108
 109         if (num_node < 0) {
 110                 PERR("Se intento leer nodo negativo!!\n");
 111                 exit(1);
 112         }
 113         if (disknode == NULL) return NULL;
 114         if (memnode == NULL) return NULL;
 115
 116     /* Open up file */
 117         fp = fopen(idx->filename, "r+");
 118         if (fp == NULL) {
 119                 free(disknode);
 120                 b_plus_destruir_nodo(memnode);
 121                 return NULL;
 122         }
 123
 124         /* Intentamos leer un nodo, sino podemos error! */
 125         fseek(fp, num_node*idx->tam_bloque, SEEK_SET);
 126         if (fread(disknode, idx->tam_bloque, 1, fp) != 1) {
 127                 free(disknode);
 128                 fclose(fp);
 129                 return NULL;
 130         }
 131         fclose(fp);
 132
 133         /* Pudimos leer un nodo de disco, ahora lo transformamos a nodo mem */
 134         memcpy(memnode,disknode,SIZE_B_PLUS_HEADER);
 135         memcpy(memnode->claves,disknode+SIZE_B_PLUS_HEADER,idx->size_claves);
 136         memcpy(memnode->hijos,disknode+SIZE_B_PLUS_HEADER+idx->size_claves,idx->size_hijos);
 137         free(disknode);
 138
 139         /*printf("Dumping Node_%i\n",num_node);
 140         printf("Nivel: %i  Cant Claves: %i\n",memnode->nivel,memnode->cant_claves);
 141         printf("Claves:");
 142         for (i = 0; i < idx->size_claves/sizeof(int); ++i) printf(" %i",memnode->claves[i]);
 143         printf("\nHijos:");
 144         for (i = 0; i < idx->size_hijos/sizeof(int); ++i) printf(" %i",memnode->hijos[i]);
 145         printf("\nEnd Dump\n"); */
 146
 147         return memnode;
 148
 149 }
 150
 151 int b_plus_grabar_nodo(INDEX *idx, NODO_B_PLUS *nodo, int num_node)
 152 {
 153         FILE *fp;
 154
 155         fp = fopen(idx->filename, "r+");
 156         if (fp == NULL) return -1;
 157
 158         fseek(fp,num_node*(SIZE_B_PLUS_HEADER+idx->size_claves+idx->size_hijos),SEEK_SET);
 159         fwrite(nodo,SIZE_B_PLUS_HEADER,1,fp);
 160         fwrite(nodo->claves,idx->size_claves,1,fp);
 161         fwrite(nodo->hijos,idx->size_hijos,1,fp);
 162         fclose(fp);
 163
 164         return 0;
 165 }
 166
 167 int b_plus_destruir_nodo(NODO_B_PLUS *nodo)
 168 {
 169         free(nodo->claves);
 170         free(nodo->hijos);
 171         free(nodo);
 172         return 0;
 173 }
 174
 175 int b_plus_split_child(INDEX *idx, int numparent, NODO_B_PLUS *parent, int ithchild, NODO_B_PLUS *fullnode)
 176 {
 177         /* locals */
 178         int minclaves = ceil(idx->size_hijos/sizeof(int)/2)-1;
 179         int numbrother,j = 0;
 180         int es_interno = 1;
 181
 182         NODO_B_PLUS *brother = b_plus_crearnodo(idx);
 183         brother->nivel = fullnode->nivel; /* Idem nivel que el que se parte */
 184
 185         /* Si estoy en una hoja, la parte derecha del partido tendra minclaves+1 */
 186         /* pues el ancla se debe repetir ademas de subir */
 187         if (brother->nivel == 0) {
 188                 brother->cant_claves = minclaves+1;
 189                 es_interno = 0;
 190         }
 191         else brother->cant_claves = minclaves;
 192
 193         /* Copio las claves al brother derecho */
 194         for (j = 0; j < brother->cant_claves; ++j)
 195                 brother->claves[j] = fullnode->claves[j+minclaves+es_interno];
 196
 197         /* Copio los hijos ya sea para hoja o no hoja. */
 198         for (j = 0; j < brother->cant_claves+1; ++j)
 199                 brother->hijos[j] = fullnode->hijos[j+minclaves+es_interno];
 200
 201         /* Ahora me ocupo del nodo que se partio */
 202         fullnode->cant_claves = minclaves;
 203         /* Obtengo numero de nodo para brother y encadeno si es hoja */
 204         numbrother = b_plus_get_num_nodo(idx);
 205         if (fullnode->nivel == 0) fullnode->hijos[minclaves] = numbrother;
 206
 207         /* Ahora fixeamos el padre, apuntando al nuevo hijo */
 208         for (j = parent->cant_claves; j > ithchild; --j)
 209                 parent->hijos[j+1] = parent->hijos[j];
 210         parent->hijos[ithchild+1] = numbrother;
 211
 212         /* Idem pero subo la median key */
 213         for (j = parent->cant_claves-1; j >= ithchild; --j)
 214                 parent->claves[j+1] = parent->claves[j];
 215         parent->claves[ithchild] = fullnode->claves[minclaves];
 216         parent->cant_claves++;
 217
 218         /* Grabo los nodos en disco */
 219         b_plus_grabar_nodo(idx,fullnode,parent->hijos[ithchild]);
 220         b_plus_grabar_nodo(idx,brother,numbrother);
 221         b_plus_grabar_nodo(idx,parent,numparent);
 222
 223         b_plus_destruir_nodo(brother);
 224
 225         return 0;
 226 }
 227
 228
 229 int b_plus_insert_nonfull(INDEX *idx, NODO_B_PLUS *nodo, int num_nodo, INDEX_DAT *query)
 230 {
 231     int i, num_nodo_hijo;
 232     NODO_B_PLUS *hijo;
 233
 234     i = nodo->cant_claves-1;
 235     if ( nodo->nivel == 0 ){
 236         while ( i >= 0 && query->clave.i_clave < nodo->claves[i] ){
 237             nodo->claves[i+1] = nodo->claves[i];
 238                         nodo->hijos[i+2] = nodo->hijos[i+1];
 239                         nodo->hijos[i+1] = nodo->hijos[i];
 240             i--;
 241         }
 242         nodo->claves[i+1] = query->clave.i_clave;
 243                 nodo->hijos[i+1] = query->num_bloque;
 244         nodo->cant_claves++;
 245         b_plus_grabar_nodo(idx, nodo, num_nodo);
 246     } else {
 247         while ( i >= 0 && query->clave.i_clave < nodo->claves[i] )
 248             i--;
 249         i++;
 250         num_nodo_hijo = nodo->hijos[i];
 251         hijo = b_plus_leer_nodo(idx, num_nodo_hijo);
 252         if ( hijo->cant_claves == idx->size_claves/sizeof(int) ) {
 253             b_plus_split_child(idx, num_nodo, nodo, i, hijo);
 254             if ( query->clave.i_clave > nodo->claves[i] )
 255                 i++;
 256         }
 257                 if (hijo) b_plus_destruir_nodo(hijo);
 258                 hijo = b_plus_leer_nodo(idx, nodo->hijos[i]);
 259         b_plus_insert_nonfull(idx, hijo, nodo->hijos[i], query);
 260                 if (hijo) b_plus_destruir_nodo(hijo);
 261     }
 262
 263         return 0;
 264 }
 265
 266 int emufs_b_plus_insertar(INDEX *idx, INDEX_DAT *query)
 267 {
 268     NODO_B_PLUS *raiz;
 269
 270     raiz = b_plus_leer_nodo(idx, 0);
 271     if ( raiz->cant_claves == idx->size_claves/sizeof(int) ) {
 272         NODO_B_PLUS *new_root = b_plus_crearnodo(idx);
 273         new_root->nivel = raiz->nivel + 1;
 274         new_root->hijos[0] = b_plus_get_num_nodo(idx);
 275         b_plus_grabar_nodo(idx, raiz, new_root->hijos[0]);
 276         b_plus_grabar_nodo(idx, new_root, 0);
 277             b_plus_split_child(idx, 0, new_root, 0, raiz);
 278         b_plus_insert_nonfull(idx, new_root, 0, query);
 279                 b_plus_destruir_nodo(new_root);
 280     } else
 281         {
 282                 b_plus_insert_nonfull(idx, raiz, 0, query);
 283         }
 284
 285         b_plus_destruir_nodo(raiz);
 286
 287     return 0;
 288 }
 289
 290 int b_plus_get_num_nodo(INDEX *idx)
 291 {
 292         FILE *fp;
 293         int num;
 294
 295         fp = fopen(idx->filename, "ab");
 296         if (fp == NULL) return -1;
 297
 298     num = ftell(fp)/(SIZE_B_PLUS_HEADER+idx->size_claves+idx->size_hijos);
 299         printf("Num Nodo Nuevo: %i\n",num);
 300     fclose(fp);
 301     return num;
 302 }