数据结构第一季 Day10 红黑树

一、初识红黑树

1、红黑树的英文是什么?红黑树和二叉搜索树有什么关系?

  • 红黑树(Red Black Tree):也是一种自平衡的二叉搜索树
  • 以前也叫做平衡二叉 B 树(Symmetric Binary B-Tree)
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2、红黑树必须满足以下 5 条性质?

  • ①节点都是 Red 或者 Black
  • ②根节点是 Black
  • ③叶子节点(外部节点、空节点)都是 Black
  • ④Red 节点的子节点都是 Black(推导一:Red 节点的 parent 都是 Black;推导二:从根节点到叶子节点的所有路径不能有 2 个连续的 Red 节点)
  • ⑤从任一节点到叶子节点的所有路径都包含相同数目的 Black 节点
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3、红黑树与哪阶 B 树等价?

  • 红黑树 和 4阶(2-3-4)B树具有等价性
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二、红黑图添加

1、红黑树添加的所有情况(总共有 12 种情况)?

  • 往红黑树添加新节点,都是往叶子节点上添加,并成为新的叶子节点。
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2、将添加节点的 12 种情况归类之一:parent 为 Black(有四种情况)

  • 直接也满足 4阶B树 的性质
  • 因此不用做任何处理

3、将添加节点的 12 种情况归类之二:parent 为 Red && uncle 不是 Red && LL/RR(有两种情况)

  • parent 染成 Black,grand 染成 Red
  • grand 进行单旋操作
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4、将添加节点的 12 种情况归类之三:parent 为 Red && uncle 不是 Red && LR/RL (有两种情况)

  • 把自己染成 Black,grand 染成 Red
  • 进行下面之一的双旋操作
  • LR:parent 左旋转,grand 右旋转
  • RL:parent 右旋转,grand 左旋转
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5、将添加节点的 12 种情况归类之四:parent 为 Red && uncle 是 Red (有四种情况)

  • parent、uncle 染成 Black
  • grand 向上合并(染成 Red,当做是新添加的节点进行处理)
  • grand 向上合并时,可能继续发生上溢(若上溢持续到根节点,只需将根节点染成 Black)
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二、红黑树的补充

1、为什么红黑树的 5 条性质就能让红黑树也称为平衡二叉搜索树?

  • 首先不要拿 AVL 树的平衡去衡量红黑树的平衡
  • 红黑树的平衡其实就是 B 树的平衡
  • 相比 AVL 树,红黑树的平衡标准比较宽松:没有一条路径会大于其他路径的 2 倍

2、AVL树 和 红黑树之间如何选择?(最重要,一定要切记)

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三、红黑树删除节点

1、红黑树删除的奥义是什么?

  • 在 B 树中,最后真正被删除的元素都在叶子节点中
  • 红黑树等价于四阶(2-3-4)B树,并且红黑树是二叉搜索树的子集

2、红黑树删除太复杂,后面再看吧。

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