emufs/b_plus.c

   1 /** Arbol B+ */
   2 #include "b_plus.h"
   3
   4 /**#*#*#*#*#**#*#*#*#*#* Private prototypes*#*#*#*#*#**#*#*#*#*#**#*#*#*/
   5 /* numerando los bloques */
   6 int b_plus_grabar_nodo(INDEXSPECS *idx, NODO_B_PLUS *nodo, int num_node);
   7 /*NODO_B_PLUS *b_plus_leer_nodo(INDEXSPECS *idx, int num_node);*/
   8 NODO_B_PLUS *b_plus_crearnodo(INDEXSPECS *idx);
   9 int b_plus_destruir_nodo(NODO_B_PLUS *nodo);
  10 /*int b_plus_insertar_clave(INDEXSPECS *idx, INDEX_DAT *query);*/
  11 int b_plus_split_child(INDEXSPECS *idx, NODO_B_PLUS *parent, int ithchild, NODO_B_PLUS *fullnode);
  12 int b_plus_insert_nonfull(INDEXSPECS *idx, NODO_B_PLUS *nodo, int num_nodo, INDEX_DAT *query);
  13 int b_plus_insertar(INDEXSPECS *idx, INDEX_DAT *query);
  14 /**#*#*#*#*#**#*#*#*#*#*FIN PROTOTYPES*#*#*#*#*#**#*#*#*#*#**#*#*#*#*#*/
  15
  16 /** Crea un nuevo nodo y lo inicializa */
  17 NODO_B_PLUS *b_plus_crearnodo(INDEXSPECS *idx) {
  18
  19         NODO_B_PLUS *nodo = (NODO_B_PLUS*)malloc(sizeof(NODO_B_PLUS));
  20         if (nodo == NULL) return NULL;
  21         nodo->nivel = 0;
  22         nodo->cant_claves = 0;
  23
  24     /* Calculamos lo que ocupan las cadenas de bytes claves + hijos */
  25         nodo->claves = (int*)malloc(idx->size_claves);
  26         nodo->hijos = (int*)malloc(idx->size_hijos);
  27         memset(nodo->claves,-1,idx->size_claves);
  28         memset(nodo->hijos,-1,idx->size_hijos);
  29
  30     return nodo;
  31 }
  32
  33 /** Crea el archivo indice B+ */
  34 int emufs_b_plus_crear(INDEXSPECS *idx) {
  35
  36         FILE *fp;
  37         NODO_B_PLUS *raiz;
  38         int error = 0;
  39
  40         /* Creamos el archivo que contendra el indice */
  41         fp = fopen(idx->filename, "w");
  42         PERR("Creando indice con nodo raiz");
  43         if (fp == NULL) {
  44                 PERR("Error al crear el archivo");
  45                 return -1;
  46         }
  47         fclose(fp);
  48
  49         /* Creamos el nodo raiz y lo guardamos el en indice */
  50         raiz = b_plus_crearnodo(idx);
  51         error = b_plus_grabar_nodo(idx,raiz,0);
  52
  53         /* Liberamos areas de memoria reservadas */
  54         free(raiz->claves);
  55         free(raiz->hijos);
  56         free(raiz);
  57
  58         return error;
  59 }
  60
  61 /* Inserta una nueva clave y reestructura el arbol para que quede como debe */
  62 int b_plus_insertar_clave(INDEXSPECS *idx, INDEX_DAT *query)
  63 {
  64         NODO_B_PLUS *curnode, *padre, *new_nodo;
  65         int i,j, prox_nodo;
  66         /* Comienzo leyendo la raiz, entry point de toda funcion */
  67         curnode = b_plus_leer_nodo(idx,0);
  68         if (curnode == NULL) return -1;
  69         padre = curnode;
  70         while ( curnode->nivel > 0 && curnode ) {
  71                 for(i=0; i<curnode->cant_claves; i++){
  72                         /* me fijo que si es mayor */
  73                         if ( (query->clave.i_clave > curnode->claves[i])) {
  74                                 if ( curnode->cant_claves != i ) /* si no es la ultima clave del nodo */
  75                                         continue; /*paso a la siguiente*/
  76                                 else {  /* si era la ultima, la clave deberia ir ahi */
  77                                         /*cargo el proximo nodo*/
  78                                         prox_nodo = curnode->hijos[i+1];
  79                                         break; /*salgo del for*/
  80                                 }
  81                         } else {  /*si no es mayor o igual es menor*/
  82                                 prox_nodo = curnode->hijos[i];
  83                                 break;
  84                         }
  85                 }
  86                 padre = curnode;
  87                 curnode = b_plus_leer_nodo(idx, prox_nodo);
  88         }
  89         /* aca tengo el nodo donde deberia ir la clave, y su padre */
  90
  91         if ( curnode->cant_claves < idx->size_claves/sizeof(int) ){
  92                 int *claves_aux = (int*)malloc(idx->size_claves);
  93                 int *hijos_aux = (int*)malloc(idx->size_hijos);
  94                 memset(claves_aux,-1,idx->size_claves);
  95                 memset(hijos_aux,-1,idx->size_hijos);
  96                 i = 0;
  97                 while ( (curnode->claves[i] < query->clave.i_clave) && (i < curnode->cant_claves)){
  98                         claves_aux[i] = curnode->claves[i];
  99                         hijos_aux[i] = curnode->hijos[i];
 100                         i++;
 101                 }
 102                 curnode->cant_claves++;
 103                 claves_aux[i] = query->clave.i_clave;
 104                 hijos_aux[i] = query->num_bloque;
 105                 for (j=i+1; j<curnode->cant_claves; j++){
 106                         claves_aux[j] = curnode->claves[j-1];
 107                         hijos_aux[j] = curnode->hijos[j-1];
 108                 }
 109                 free(curnode->claves);
 110                 free(curnode->hijos);
 111                 curnode->claves = claves_aux;
 112                 curnode->hijos = hijos_aux;
 113                 b_plus_grabar_nodo(idx, curnode, prox_nodo);
 114                 b_plus_destruir_nodo(curnode);
 115         }
 116
 117         /* si el nodo esta lleno tengo que splitear */
 118         if ( curnode->cant_claves == idx->size_claves )
 119         {
 120                 /**FIXME**/
 121         }
 122         return 0;
 123 }
 124
 125 /** Busca el nro de bloque donde se debe guardar un reg con clave X */
 126 /** Si la clave entra en la raiz, la guarda, si no, busca el nodo hoja
 127     donde debe ir y devuelve el bloque (en query) pero no graba la clave */
 128 /** Devuelve -1 si no hay un bloque donde insertar la nueva clave */
 129 int emufs_b_plus_get_bloque(INDEXSPECS *idx, INDEX_DAT *query) {
 130
 131     NODO_B_PLUS *curnode;
 132         int i, prox_nodo;
 133         /* Comienzo leyendo la raiz, entry point de toda funcion */
 134         printf ("Buscando donde insertar clave: %i\n\n",query->clave.i_clave);
 135         curnode = b_plus_leer_nodo(idx,0);
 136         if (curnode == NULL) return -1;
 137         /* Me fijo si la raiz esta vacia */
 138         if ( curnode->cant_claves == 0 ){ /* entra la clave en la raiz */
 139                 /* ojo que este es un caso muy particular */
 140                 /* aumento la cant de claves*/
 141                 curnode->cant_claves++;
 142                 /* inserto la clave en el nodo, como es la primera no hace falta ordenar nada*/
 143                 *(curnode->claves) = query->clave.i_clave;
 144                 /* En query->num_bloque viene un numero de bloque nuevo valido..*/
 145                 /* Le asigno al nodo del arbol el mismo numero que venia en query*/
 146                 *(curnode->hijos) = query->num_bloque;
 147                 /* Cargado el query salgo de la func, luego habra que actualizar el .dat */
 148                 /*grabo el nodo en el archivo*/
 149                 b_plus_grabar_nodo(idx, curnode, 0);
 150                 /* librero el nodo */
 151                 b_plus_destruir_nodo(curnode);
 152                 return 0;
 153         }
 154         PERR("TENGO LA HOJA");
 155         /* Mientras no encontre la hoja con la clave, busco.. */
 156         /* RECORDAR QUE LAS CLAVES DEBEN ESTAR ORDENADAS PARA QUE ESTO FUNCIONE !! */
 157         while (curnode->nivel > 0 && curnode){
 158                 /*recorro las claves hasta encontrar la primera mayor a la que quiero insertar*/
 159                 for(i=0; i<curnode->cant_claves; i++){
 160                         /* me fijo que si es mayor */
 161                         if ( (query->clave.i_clave > curnode->claves[i])) {
 162                                 if ( curnode->cant_claves != i ) /* si no es la ultima clave del nodo */
 163                                         continue; /*paso a la siguiente*/
 164                                 else {  /* si era la ultima, la clave deberia ir ahi */
 165                                         /*cargo el proximo nodo*/
 166                                         prox_nodo = curnode->hijos[i+1];
 167                                         break; /*salgo del for*/
 168                                 }
 169                         } else {  /*si no es mayor o igual es menor*/
 170                                 prox_nodo = curnode->hijos[i];
 171                                 break;
 172                         }
 173                 }
 174                 b_plus_destruir_nodo(curnode);
 175                 curnode = b_plus_leer_nodo(idx, prox_nodo);
 176         }
 177
 178         /*cuando salgo de aca deberia tener cargado en curnode el nodo hoja que busque*/
 179         for (i=0; i<curnode->cant_claves-1; i++){
 180                 if ( query->clave.i_clave >= curnode->claves[i] ){
 181                         if ( curnode->cant_claves != i ) /* si no es la ultima clave */
 182                                 continue;
 183                         else {   /* si era la ultima */
 184                                 /* Cargo en query el numero del bloque donde deberia ir la nueva clave */
 185                                 query->num_bloque = curnode->hijos[i];
 186                                 b_plus_destruir_nodo(curnode);
 187                                 return 0;
 188                         }
 189                 } else {  /* si no era mayor, era menor */
 190                         if ( i == 0 ){
 191
 192                                 /* ACA PODRIAMOS RETORNAR -1 COMO CODIGO DE ERROR QUE INFORMARIA QUE NO EXISTE
 193                                    UN NODO DONDE QUEPA LA CLAVE, ENTONCES HABRIA QUE LLAMAR A LA FUNCION QUE
 194                                    ACTUALIZA EL ARBOL Y SE ENCARGA DE ARGREGAR LA CLAVE Y HACER EL SPLIT DE SER
 195                                    NECESARIO */
 196                                 /* Llamo a la funcion que mete una clave nueva en el arbol y le paso el bloque a donde
 197                                    tiene que apuntar */
 198                                 b_plus_insertar_clave(idx, query);
 199                                 b_plus_destruir_nodo(curnode);
 200                                 return 1; /* SE INSERTO NODO NUEVO */
 201                         } else {
 202                                 query->num_bloque = curnode->hijos[i-1];
 203                                 b_plus_destruir_nodo(curnode);
 204                                 return 0;
 205                         }
 206                 }
 207         }
 208
 209         if (curnode) b_plus_destruir_nodo(curnode);
 210         return 0;
 211 }
 212
 213 NODO_B_PLUS *b_plus_leer_nodo(INDEXSPECS *idx, int num_node) {
 214
 215         int i = 0;
 216         FILE *fp;
 217         NODO_B_PLUS *memnode = b_plus_crearnodo(idx);
 218         char *disknode = (char*)malloc(idx->tam_bloque);
 219
 220         if (disknode == NULL) return NULL;
 221         if (memnode == NULL) return NULL;
 222
 223     /* Open up file */
 224         fp = fopen(idx->filename, "r+");
 225         if (fp == NULL) {
 226                 free(disknode);
 227                 b_plus_destruir_nodo(memnode);
 228                 return NULL;
 229         }
 230
 231         /* Intentamos leer un nodo, sino podemos error! */
 232         fseek(fp, num_node*idx->tam_bloque, SEEK_SET);
 233         if (fread(disknode, idx->tam_bloque, 1, fp) != 1) {
 234                 free(disknode);
 235                 fclose(fp);
 236                 return NULL;
 237         }
 238         fclose(fp);
 239
 240         /* Pudimos leer un nodo de disco, ahora lo transformamos a nodo mem */
 241         memcpy(memnode,disknode,SIZE_B_PLUS_HEADER);
 242         memcpy(memnode->claves,disknode+SIZE_B_PLUS_HEADER,idx->size_claves);
 243         memcpy(memnode->hijos,disknode+SIZE_B_PLUS_HEADER+idx->size_claves,idx->size_hijos);
 244         free(disknode);
 245
 246         printf("Dumping Node_%i\n",num_node);
 247         printf("Nivel: %i  Cant Claves: %i\n",memnode->nivel,memnode->cant_claves);
 248         printf("Claves:");
 249         for (i = 0; i < idx->size_claves/sizeof(int); ++i) printf(" %i",memnode->claves[i]);
 250         printf("\nHijos:");
 251         for (i = 0; i < idx->size_hijos/sizeof(int); ++i) printf(" %i",memnode->hijos[i]);
 252         printf("\nEnd Dump\n");
 253
 254         return memnode;
 255
 256 }
 257
 258 int b_plus_grabar_nodo(INDEXSPECS *idx, NODO_B_PLUS *nodo, int num_node)
 259 {
 260         FILE *fp;
 261
 262         fp = fopen(idx->filename, "r+");
 263         if (fp == NULL) return -1;
 264
 265         fseek(fp,num_node*sizeof(NODO_B_PLUS),SEEK_SET);
 266         fwrite(nodo,SIZE_B_PLUS_HEADER,1,fp);
 267         fwrite(nodo->claves,idx->size_claves,1,fp);
 268         fwrite(nodo->hijos,idx->size_hijos,1,fp);
 269         fclose(fp);
 270
 271         return 0;
 272 }
 273
 274 int b_plus_destruir_nodo(NODO_B_PLUS *nodo)
 275 {
 276         free(nodo->claves);
 277         free(nodo->hijos);
 278         free(nodo);
 279         return 0;
 280 }
 281
 282 int b_plus_split_child(INDEXSPECS *idx, NODO_B_PLUS *parent, int ithchild, NODO_B_PLUS *fullnode)
 283 {
 284         /* locals */
 285         int minclaves = ceil(idx->size_hijos/sizeof(int)/2)-1;
 286         int j = 0;
 287         int es_interno = 1;
 288
 289         NODO_B_PLUS *brother = b_plus_crearnodo(idx);
 290         brother->nivel = fullnode->nivel; /* Idem nivel que el que se parte */
 291
 292         /* Si estoy en una hoja, la parte derecha del partido tendra minclaves+1 */
 293         /* pues el ancla se debe repetir ademas de subir */
 294         if (brother->nivel == 0) {
 295                 brother->cant_claves = minclaves+1;
 296                 es_interno = 0;
 297         }
 298         else brother->cant_claves = minclaves;
 299
 300         /* Copio las claves al brother derecho */
 301         for (j = 0; j < brother->cant_claves; ++j)
 302                 brother->claves[j] = fullnode->claves[j+minclaves+es_interno];
 303
 304         /* Copio los hijos ya sea para hoja o no hoja. Copia Chain Also! */
 305         for (j = 0; j < brother->cant_claves+1; ++j)
 306                 brother->hijos[j] = fullnode->hijos[j+minclaves+es_interno];
 307
 308         /* Ahora me ocupo del nodo que se partio */
 309         fullnode->cant_claves = minclaves;
 310         /* Obtengo numero de nodo para brother, para encadenar */
 311         numbrother = b_plus_get_num_nodo(idx);
 312         fullnode->hijos[idx->cant_claves+1] = numbrother;
 313
 314         /* Ahora fixeamos el padre, apuntando al nuevo hijo */
 315         for (j = parent->cant_claves; j > ithchild; --j)
 316                 parent->hijos[j+1] = parent->hijos[j];
 317         parent->hijos[ithchild+1] = numbrother;
 318
 319         /* Idem pero subo la median key */
 320         for (j = parent->cant_claves-1; j >= ithchild; --j)
 321                 parent->claves[j+1] = parent->claves[j];
 322         parent->claves[ithchild] = fullnode->claves[minclaves];
 323 }
 324
 325
 326 int b_plus_insert_nonfull(INDEXSPECS *idx, NODO_B_PLUS *nodo, int num_nodo, INDEX_DAT *query)
 327 {
 328     int i, num_nodo_hijo;
 329     NODO_B_PLUS *hijo;
 330
 331     i = nodo->cant_claves;
 332     if ( nodo->nivel == 0 ){
 333         while ( i >= 1 && query->clave.i_clave < nodo->claves[i] ){
 334             nodo->claves[i+1] = nodo->claves[i];
 335             i--;
 336         }
 337         nodo->claves[i+1] = query->clave.i_clave;
 338         nodo->cant_claves++;
 339         b_plus_destruir_nodo(nodo);
 340         b_plus_grabar_nodo(idx, nodo, num_nodo);
 341     } else {
 342         while ( i >= 1 && query->clave.i_clave < nodo->claves[i] )
 343             i--;
 344         i++;
 345         num_nodo_hijo = nodo->hijos[i-1];
 346         hijo = b_plus_leer_nodo(idx, num_nodo_hijo);
 347         if ( hijo->cant_claves == idx->size_claves/sizeof(int) ) {
 348             b_plus_split_child(idx, nodo, i, hijo);
 349             if ( query->clave.i_clave > nodo->claves[i] )
 350                 i++;
 351         }
 352         b_plus_insert_nonfull(idx, hijo, num_nodo_hijo, query);
 353     }
 354     b_plus_destruir_nodo(hijo);
 355     return 0;
 356 }
 357
 358 int b_plus_insertar(INDEXSPECS *idx, INDEX_DAT *query)
 359 {
 360     NODO_B_PLUS *raiz;
 361
 362     raiz = b_plus_leer_nodo(idx, 0);
 363     if ( raiz->cant_claves == idx->size_claves/sizeof(int) ) {
 364         NODO_B_PLUS *new_root = b_plus_crearnodo(idx);
 365         new_root->nivel = raiz->nivel + 1;
 366         new_root->hijos[0] = b_plus_get_num_nodo(idx);
 367         b_plus_grabar_nodo(idx, raiz, new_root->hijos[0]);
 368         b_plus_grabar_nodo(idx, new_root, 0);
 369         b_plus_split_child(idx, new_root, 1, raiz);
 370         b_plus_insert_nonfull(idx, new_root, 0, query);
 371     } else b_plus_insert_nonfull(idx, raiz, 0, query);
 372
 373     return 0;
 374 }
 375
 376 int b_plus_split_child(INDEXSPECS *idx, NODO_B_PLUS *new_root, int i, NODO_B_PLUS* raiz)
 377 {
 378     return 0;
 379 }
 380
 381 int b_plus_get_num_nodo(INDEXSPECS *idx)
 382 {
 383         FILE *fp;
 384         int num;
 385
 386         fp = fopen(idx->filename, "r+");
 387         if (fp == NULL) return -1;
 388
 389     num = ftell(fp)/sizeof(NODO_B_PLUS);
 390     fclose(fp);
 391     return num;
 392 }