算法之红黑树

Posted 吴冬冬

tags:

篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了算法之红黑树相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

  1. package com.eshore.sweetop.dataframe;
  3. import com.eshore.sweetop.data.KeyData;
  4. import com.eshore.sweetop.data.Node;
  5. import com.eshore.sweetop.data.RBNode;
  7. public class RBTree 
  8.     private RBNode root;
  9.     private static final RBNode NIL = RBNode.getRBNode();
  11.     public RBTree() 
  12.         root = NIL;
  13.     
  15.     public void insert(RBNode node) 
  16.         RBNode y = NIL;
  17.         RBNode x = root;
  18.         while (x != NIL) 
  19.             y = x;
  20.             if (node.getData().getKey() < x.getData().getKey()) 
  21.                 x = x.getLeft();
  22.              else 
  23.                 x = x.getRight();
  24.             
  25.         
  26.         node.setParent(y);
  27.         if (y == NIL) 
  28.             root = node;
  29.          else if (node.getData().getKey() < y.getData().getKey()) 
  30.             y.setLeft(node);
  31.          else 
  32.             y.setRight(node);
  33.         
  34.         node.setLeft(NIL);
  35.         node.setRight(NIL);
  36.         node.setColor(RBNode.RED);
  37.         insertFixup(node);
  38.     
  40.     public void delete(RBNode node) 
  41.         RBNode tempy=NIL, tempx=NIL;
  42.         if (node.getLeft() == NIL || node.getRight() == NIL) 
  43.             tempy = node;
  44.          else 
  45.             tempy = successor(node);
  46.         
  47.         if (tempy.getLeft() != NIL) 
  48.             tempx = tempy.getLeft();
  49.          else 
  50.             tempx = tempy.getRight();
  51.         
  53.         tempx.setParent(tempy.getParent());
  55.         if (tempy.getParent() == NIL) 
  56.             root = tempx;
  57.          else if (tempy == tempy.getParent().getLeft()) 
  58.             tempy.getParent().setLeft(tempx);
  59.          else 
  60.             tempy.getParent().setRight(tempx);
  61.         
  62.         if (tempy != node) 
  63.             node.setData(tempy.getData());
  64.         
  65.         if(tempy.getColor()==RBNode.BLACK)
  66.             deleteFixup(tempx);
  67.         
  68.     
  69.     
  70.     private void deleteFixup(RBNode node)
  71.        
  72.       RBNode tempw=NIL;
  73.       while(node!=root && node.getColor()==RBNode.BLACK)
  74. if(node==node.getParent().getLeft())
  75. tempw=node.getParent().getRight();
  76. if(tempw.getColor()==RBNode.RED)
  77. tempw.setColor(RBNode.BLACK);
  78. node.getParent().setColor(RBNode.RED);
  79. leftRotate(node.getParent());
  80. tempw=node.getParent().getRight();
  82. if(tempw.getLeft().getColor()==RBNode.BLACK && tempw.getRight().getColor()==RBNode.BLACK)
  83. tempw.setColor(RBNode.RED);
  84. node=node.getParent();
  85. else
  86. if(tempw.getRight().getColor()==RBNode.BLACK)
  87. tempw.getLeft().setColor(RBNode.BLACK);
  88. tempw.setColor(RBNode.RED);
  89. rightRotate(tempw);
  91. tempw.setColor(node.getParent().getColor());
  92. node.getParent().setColor(RBNode.BLACK);
  93. tempw.getRight().setColor(RBNode.BLACK);
  94. leftRotate(node.getParent());
  95. break;
  97. else
  98. tempw=node.getParent().getLeft();
  99. if(tempw.getColor()==RBNode.RED)
  100. System.out.println("222");
  101. tempw.setColor(RBNode.BLACK);
  102. node.getParent().setColor(RBNode.RED);
  103. rightRotate(node.getParent());
  104. tempw=node.getParent().getLeft();
  106. if(tempw.getLeft().getColor()==RBNode.BLACK && tempw.getRight().getColor()==RBNode.BLACK)
  107. tempw.setColor(RBNode.RED);
  108. node=node.getParent();
  109. else
  110. if(tempw.getLeft().getColor()==RBNode.BLACK)
  111. tempw.getRight().setColor(RBNode.BLACK);
  112. tempw.setColor(RBNode.RED);
  113. leftRotate(tempw);
  115. tempw.setColor(node.getParent().getColor());
  116. node.getParent().setColor(RBNode.BLACK);
  117. tempw.getLeft().setColor(RBNode.BLACK);
  118. rightRotate(node.getParent());
  119. break;
  123. node.setColor(RBNode.BLACK);
  124.     
  126.     private void leftRotate(RBNode node) 
  127.         RBNode y = node.getRight();
  128.         node.setRight(y.getLeft());
  129.         if (y.getLeft() != NIL) 
  130.             y.getLeft().setParent(node);
  131.         
  132.         y.setParent(node.getParent());
  133.         if (node.getParent() == NIL) 
  134.             root = y;
  135.          else if (node == node.getParent().getLeft()) 
  136.             node.getParent().setLeft(y);
  137.          else 
  138.             node.getParent().setRight(y);
  139.         
  140.         y.setLeft(node);
  141.         node.setParent(y);
  142.     
  144.     private void rightRotate(RBNode node) 
  145.         RBNode x = node.getLeft();
  146.         node.setLeft(x.getRight());
  147.         if (x.getRight() != NIL) 
  148.             x.getRight().setParent(node);
  149.         
  150.         x.setParent(node.getParent());
  151.         if (node.getParent() == NIL) 
  152.             root = x;
  153.          else if (node == node.getParent().getLeft()) 
  154.             node.getParent().setLeft(x);
  155.          else 
  156.             node.getParent().setRight(x);
  157.         
  158.         x.setRight(node);
  159.         node.setParent(x);
  160.     
  162.     public void insertFixup(RBNode node) 
  163.         RBNode y = NIL;
  164.         while (node.getParent().getColor() == RBNode.RED) 
  165.             if (node.getParent() == node.getParent().getParent().getLeft()) 
  166.                 y = node.getParent().getParent().getRight();
  167.                 if (y.getColor() == RBNode.RED) 
  168.                     node.getParent().setColor(RBNode.BLACK);
  169.                     y.setColor(RBNode.BLACK);
  170.                     node.getParent().getParent().setColor(RBNode.RED);
  171.                     node = node.getParent().getParent();
  172.                  else 
  173.                     if (node == node.getParent().getRight()) 
  174.                         node = node.getParent();
  175.                         leftRotate(node);
  176.                     
  177.                     node.getParent().setColor(RBNode.BLACK);
  178.                     node.getParent().getParent().setColor(RBNode.RED);
  179.                     rightRotate(node.getParent().getParent());
  180.                 
  181.              else 
  182.                 y = node.getParent().getParent().getLeft();
  183.                 if (y.getColor() == RBNode.RED) 
  184.                     node.getParent().setColor(RBNode.BLACK);
  185.                     y.setColor(RBNode.BLACK);
  186.                     node.getParent().getParent().setColor(RBNode.RED);
  187.                     node = node.getParent().getParent();
  188.                  else 
  189.                     if (node == node.getParent().getLeft()) 
  190.                         node = node.getParent();
  191.                         rightRotate(node);
  192.                     
  193.                     node.getParent().setColor(RBNode.BLACK);
  194.                     node.getParent().getParent().setColor(RBNode.RED);
  195.                     leftRotate(node.getParent().getParent());
  196.                 
  197.             
  198.         
  199.         root.setColor(RBNode.BLACK);
  200.     
  202.     public void walk() 
  203.         walk(root);
  204.     
  206.     private void walk(RBNode node) 
  207.         if (node != NIL) 
  208.             walk(node.getLeft());
  209.             System.out.println(node.getData() + ":" + node.getColor());
  210.             walk(node.getRight());
  211.         
  212.     
  214.     public RBNode search(int k) 
  215.         RBNode node = root;
  216.         while (node != NIL && k != node.getData().getKey()) 
  217.             if (k < node.getData().getKey()) 
  218.                 node = node.getLeft();
  219.              else 
  220.                 node = node.getRight();
  221.             
  222.         
  223.         return node;
  224.     
  226.     public RBNode min(RBNode node) 
  227.         while (node.getLeft() != NIL) 
  228.             node = node.getLeft();
  229.         
  230.         return node;
  231.     
  233.     public RBNode min() 
  234.         return min(root);
  235.     
  237.     public RBNode successor(RBNode node) 
  238.         if (node.getRight() != NIL) 
  239.             return min(node.getRight());
  240.         
  241.         RBNode y = node.getParent();
  242.         while (y != NIL && node == y.getRight()) 
  243.             node = y;
  244.             y = y.getParent();
  245.         
  246.         return y;
  247.     
  249.     public RBNode max(RBNode node) 
  250.         while (node.getRight() != NIL) 
  251.             node = node.getRight();
  252.         
  253.         return node;
  254.     
  256.     public RBNode max() 
  257.         return max(root);
  258.     
  260.     public static void main(String[] args) 
  261.         RBTree bt = new RBTree();
  262.         int[] id =  1, 2, 14, 8, 15, 6, 3 ;
  263.         RBNode node = null;
  264.         for (int i = 0; i < id.length; i++) 
  265.             node = new RBNode();
  266.             node.setData(new KeyData(id[i]));
  267.             bt.insert(node);
  268.         
  269.         bt.walk();
  271.         System.out.println("=====================");
  272.         System.out.println("Root"+bt.root.getData());
  274.         System.out.println("Max:" + bt.max().getData());
  275.         System.out.println("Min:" + bt.min().getData());
  276.         System.out.println(bt.search(8).getData());
  277.         System.out.println(bt.successor(bt.search(8)).getData());
  278.         bt.delete(bt.search(2));
  279.         System.out.println("Root"+bt.root.getData());
  280.         bt.walk();
  281.     

以上是关于算法之红黑树的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

算法之红黑树

数据结构与算法之红黑树

算法基础8：平衡树之红黑树

算法导论之红黑树的学习

浅谈算法和数据结构: 九 平衡查找树之红黑树

浅谈算法和数据结构：平衡查找树之红黑树