HashMap的工作原理和底层实现（二）红黑树的左旋、右旋

HashMap中的红黑树左旋、右旋

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摘要:

    HashMap是java最常用的容器之一，本文会通过阅读源码的方式来理解HashMap中是如何进行红黑树的左旋和右旋

一、什么是左旋和右旋

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        红黑树的性质

• 每个节点要么是黑色，要么是红色。
• 根节点是黑色。
• 每个叶子节点（NIL）是黑色。
• 每个红色结点的两个子结点一定都是黑色。
• 任意一结点到每个叶子结点的路径都包含数量相同的黑结点。

        每当对红黑树结点进行增删改的时候可能会破坏红黑树的性质，因此我们需要维持这5条性质。有三种方式:变色、左旋、右旋.变色简单，本文会根据HashMap的源码分析左旋和右旋

1)左旋

        以结点p作为支点进行左旋，其左子结点不变，右子结点变为p的右子节点的左子结点，且p的父结点变为左子结点。

        支点为p，其父结点为pp，右子结点和左子结点为r和l，r的左右孩子分别为rl和rr。则示意图如下：

2)右旋

        以结点p作为支点右旋，其右子结点不变，左子结点变为其左子结点的右子结点，且p的父结点变为右子结点。

        如图所示

二、HashMap对左旋右旋的实现

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（1)左旋

        源码如下

       //root为根节点，p为旋转的结点
       static <K,V> TreeNode<K,V> rotateLeft(TreeNode<K,V> root,
                                              TreeNode<K,V> p) {
            TreeNode<K,V> r, pp, rl;
            if (p != null && (r = p.right) != null) {   //如果p不为空且存在右子结点r
                if ((rl = p.right = r.left) != null)    //判断右子结点的左子结点rl存在
                    rl.parent = p;                      //存在设置rl的父节点为p
                if ((pp = r.parent = p.parent) == null) //判断p的父节点pp是否存在
                    (root = r).red = false;            //如果不存在设置新的根节点为r且黑色
                else if (pp.left == p)                 //父结点pp存在且p为pp的左子结点
                    pp.left = r;
                else                                   //父结点pp存在且p为pp的左子结点
                    pp.right = r;
                r.left = p;
                p.parent = r;
            }
            return root;
        }

形参root为红黑树的根节点，因为左旋和右旋可能会改变根节点，p为旋转的结点，r为p的右子节点，pp为【的父节点，rl为r的左子结点。返回值为根结点.旋转分如下步骤

• 1.如果结点p为空或者p不存在右子结点r（此时完成不了旋转）,则直接返回，否则继续如下步骤.
• 2.如果rl不为空，则使p的右边等于rl。否则如果rl为空则不用操作，直接下一步
• 3.如果p没有父结点，即他本身就是根节点，那么设置r为根节点，并设置r为黑色（红黑树的性质2）.如果p父结点存在且p为父结点的左子结点，则父结点的左子结点设置为r。如果p父结点存在且p为父结点的右子节点，则父结点的右子结点设置为r。
• 4.最后把r的左子节点设置为p，p的父结点设置为r

（2)右旋

​ 右旋和左旋类似

        源码如下

       //root为根节点，p为旋转的结点
       static <K,V> TreeNode<K,V> rotateRight(TreeNode<K,V> root,
                                               TreeNode<K,V> p) {
            TreeNode<K,V> l, pp, lr;
            if (p != null && (l = p.left) != null) {    //如果p不为空且存在左子结点l
                if ((lr = p.left = l.right) != null)    //判断左子结点的右子结点lr存在
                    lr.parent = p;                      //存在则设置rl的父结点为p
                if ((pp = l.parent = p.parent) == null) //判断p的父结点pp是否存在
                    (root = l).red = false;          //如果不存在设置新的根节点为l且l为黑色
                else if (pp.right == p)              //父结点pp存在且p为pp的右子结点
                    pp.right = l;
                else                                 //父结点pp存在且p为pp的左子结点
                    pp.left = l;
                l.right = p;
                p.parent = l;
            }
            return root;
        }

p为旋转的结点，l为p的左子节点，pp为p的父节点，lr为l的右子结点。返回值为根结点.旋转分如下步骤

• 1.如果结点p为空或者p不存在左子结点r（此时完成不了旋转）,则直接返回，否则继续如下步骤.
• 2.如果lr不为空，则使p的左边等于lr。否则如果lr为空则不用操作，直接下一步
• 3.如果p没有父结点，即他本身就是根节点，那么设置l为根节点，并设置l为黑色（红黑树的性质2）.如果p父结点存在且p为父结点的左子结点，则父结点的左子结点设置为l。如果p父结点存在且p为父结点的右子节点，则父结点的右子结点设置为l。
• 4.最后把l的左子节点设置为p，p的父结点设置为l