红黑树


# coding=utf-8
# 红黑树Python实现

# 颜色常量
RED = 0
BLACK = 1


def left_rotate(tree, node):
    if not node.right:
        return False
    node_right = node.right
    node_right.p = node.p
    if not node.p:
        tree.root = node_right
    elif node == node.p.left:
        node.p.left = node_right
    else:
        node.p.right = node_right
    if node_right.left:
        node_right.left.p = node
    node.right = node_right.left
    node.p = node_right
    node_right.left = node


def right_rotate(tree, node):
    if not node.left:
        return False
    node_left = node.left
    node_left.p = node.p
    if not node.p:
        tree.root = node_left
    elif node == node.p.left:
        node.p.left = node_left
    elif node == node.p.right:
        node.p.right = node_left
    if node_left.right:
        node_left.right.p = node
    node.left = node_left.right
    node.p = node_left
    node_left.right = node


def transplant(tree, node_u, node_v):
    """
    用 v 替换 u
    :param tree: 树的根节点
    :param node_u: 将被替换的节点
    :param node_v: 替换后的节点
    :return: None
    """
    if not node_u.p:
        tree.root = node_v
    elif node_u == node_u.p.left:
        node_u.p.left = node_v
    elif node_u == node_u.p.right:
        node_u.p.right = node_v
    # 加一下为空的判断
    if node_v:
        node_v.p = node_u.p


def tree_maximum(node):
    """
    找到以 node 节点为根节点的树的最大值节点 并返回
    :param node: 以该节点为根节点的树
    :return: 最大值节点
    """
    temp_node = node
    while temp_node.right:
        temp_node = temp_node.right
    return temp_node


def tree_minimum(node):
    """
    找到以 node 节点为根节点的树的最小值节点 并返回
    :param node: 以该节点为根节点的树
    :return: 最小值节点
    """
    temp_node = node
    while temp_node.left:
        temp_node = temp_node.left
    return temp_node


def preorder_tree_walk(node):
    if node:
        print (node.value, node.color)
        preorder_tree_walk(node.left)
        preorder_tree_walk(node.right)


class RedBlackTreeNode(object):
    def __init__(self, value):
        self.value = value
        self.left = None
        self.right = None
        self.p = None
        self.color = RED


class RedBlackTree(object):
    def __init__(self):
        self.root = None

    def insert(self, node):
        # 找到最接近的节点
        temp_root = self.root
        temp_node = None
        while temp_root:
            temp_node = temp_root
            if node.value == temp_node.value:
                return False
            elif node.value > temp_node.value:
                temp_root = temp_root.right
            else:
                temp_root = temp_root.left
        # 在相应位置插入节点
        if not temp_node:
            self.root = node
            node.color = BLACK
        elif node.value < temp_node.value:
            temp_node.left = node
            node.p = temp_node
        else:
            temp_node.right = node
            node.p = temp_node
        # 调整树
        self.insert_fixup(node)

    def insert_fixup(self, node):
        if node.value == self.root.value:
            return
        # 为什么是这个终止条件?
        # 因为如果不是这个终止条件那就不需要调整
        while node.p and node.p.color == RED:
            # 只要进入循环则必有祖父节点 否则父节点为根节点 根节点颜色为黑色 不会进入循环
            if node.p == node.p.p.left:
                node_uncle = node.p.p.right
                # 1. 没有叔叔节点 若此节点为父节点的右子 则先左旋再右旋 否则直接右旋
                # 2. 有叔叔节点 叔叔节点颜色为黑色
                # 3. 有叔叔节点 叔叔节点颜色为红色 父节点颜色置黑 叔叔节点颜色置黑 祖父节点颜色置红 continue
                # 注: 1 2 情况可以合为一起讨论 父节点为祖父节点右子情况相同 只需要改指针指向即可
                if node_uncle and node_uncle.color == RED:
                    node.p.color = BLACK
                    node_uncle.color = BLACK
                    node.p.p.color = RED
                    node = node.p.p
                    continue
                elif node == node.p.right:
                    left_rotate(self, node.p)
                    node = node.left
                node.p.color = BLACK
                node.p.p.color = RED
                right_rotate(self, node.p.p)
                return
            elif node.p == node.p.p.right:
                node_uncle = node.p.p.left
                if node_uncle and node_uncle.color == RED:
                    node.p.color = BLACK
                    node_uncle.color = BLACK
                    node.p.p.color = RED
                    node = node.p.p
                    continue
                elif node == node.p.left:
                    right_rotate(self, node)
                    node = node.right
                node.p.color = BLACK
                node.p.p.color = RED
                left_rotate(self, node.p.p)
                return
        # 最后记得把根节点的颜色改为黑色 保证红黑树特性
        self.root.color = BLACK

    def delete(self, node):
        # 找到以该节点为根节点的右子树的最小节点
        node_color = node.color
        if not node.left:
            temp_node = node.right
            transplant(self, node, node.right)
        elif not node.right:
            temp_node = node.left
            transplant(self, node, node.left)
        else:
            # 最麻烦的一种情况 既有左子 又有右子 找到右子中最小的做替换 类似于二分查找树的删除
            node_min = tree_minimum(node.right)
            node_color = node_min.color
            temp_node = node_min.right
            if node_min.p != node:
                transplant(self, node_min, node_min.right)
                node_min.right = node.right
                node_min.right.p = node_min
            transplant(self, node, node_min)
            node_min.left = node.left
            node_min.left.p = node_min
            node_min.color = node.color
        # 当删除的节点的颜色为黑色时 需要调整红黑树
        if node_color == BLACK:
            self.delete_fixup(temp_node)

    def delete_fixup(self, node):
        # 实现过程还需要理解 比如为什么要删除 为什么是那几种情况
        while node != self.root and node.color == BLACK:
            if node == node.p.left:
                node_brother = node.p.right
                if node_brother.color == RED:
                    node_brother.color = BLACK
                    node.p.color = RED
                    left_rotate(self, node.p)
                    node_brother = node.p.right
                if (not node_brother.left or node_brother.left.color == BLACK) and \
                        (not node_brother.right or node_brother.right.color == BLACK):
                    node_brother.color = RED
                    node = node.p
                else:
                    if not node_brother.right or node_brother.right.color == BLACK:
                        node_brother.color = RED
                        node_brother.left.color = BLACK
                        right_rotate(self, node_brother)
                        node_brother = node.p.right
                    node_brother.color = node.p.color
                    node.p.color = BLACK
                    node_brother.right.color = BLACK
                    left_rotate(self, node.p)
                node = self.root
                break
            else:
                node_brother = node.p.left
                if node_brother.color == RED:
                    node_brother.color = BLACK
                    node.p.color = RED
                    left_rotate(self, node.p)
                    node_brother = node.p.right
                if (not node_brother.left or node_brother.left.color == BLACK) and \
                        (not node_brother.right or node_brother.right.color == BLACK):
                    node_brother.color = RED
                    node = node.p
                else:
                    if not node_brother.left or node_brother.left.color == BLACK:
                        node_brother.color = RED
                        node_brother.right.color = BLACK
                        left_rotate(self, node_brother)
                        node_brother = node.p.left
                    node_brother.color = node.p.color
                    node.p.color = BLACK
                    node_brother.left.color = BLACK
                    right_rotate(self, node.p)
                node = self.root
                break
        node.color = BLACK


def main():
    number_list = (7, 4, 1, 8, 5, 2, 9, 6, 3)
    tree = RedBlackTree()
    for number in number_list:
        node = RedBlackTreeNode(number)
        tree.insert(node)
        del node
    preorder_tree_walk(tree.root)
    tree.delete(tree.root)
    preorder_tree_walk(tree.root)

if __name__ == '__main__':
    main()

[原文][12]
[12]:http://www.cnblogs.com/wuditju/p/5992129.html

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 199,830评论 5 468
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 83,992评论 2 376
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 146,875评论 0 331
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 53,837评论 1 271
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 62,734评论 5 360
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 48,091评论 1 277
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 37,550评论 3 390
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,217评论 0 254
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 40,368评论 1 294
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,298评论 2 317
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,350评论 1 329
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,027评论 3 315
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 38,623评论 3 303
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 29,706评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 30,940评论 1 255
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 42,349评论 2 346
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 41,936评论 2 341

推荐阅读更多精彩内容