红黑树旋转

当在含有n个关键字的红黑树上运行时,查找树操作插入和删除的时间为O(lgn)。
插入和删除操作对树做了修改可能破坏红黑树的性质,因此需要改变树中某些节点的颜色以及指针结构。

指针结构的修改是通过旋转完成的,这是一种能够保持二叉树性质的查找树局部操作。

左旋和右旋:

  1. 左旋
    红黑树旋转_第1张图片
    对x进行左旋,意味着"将x变成一个左节点"。

左旋的伪代码《算法导论》:参考上面的示意图和下面的伪代码,理解“红黑树T的节点x进行左旋”是如何进行的。

LEFT-ROTATE(T, x)  
01  y ← right[x]            // 前提:这里假设x的右孩子为y。下面开始正式操作
02  right[x] ← left[y]      // 将 “y的左孩子” 设为 “x的右孩子”,即 将β设为x的右孩子
03  p[left[y]] ← x          // 将 “x” 设为 “y的左孩子的父亲”,即 将β的父亲设为x
04  p[y] ← p[x]             // 将 “x的父亲” 设为 “y的父亲”
05  if p[x] = nil[T]       
06  then root[T] ← y                 // 情况1:如果 “x的父亲” 是空节点,则将y设为根节点
07  else if x = left[p[x]]  
08            then left[p[x]] ← y    // 情况2:如果 x是它父节点的左孩子,则将y设为“x的父节点的左孩子”
09            else right[p[x]] ← y   // 情况3:(x是它父节点的右孩子) 将y设为“x的父节点的右孩子”
10  left[y] ← x             // 将 “x” 设为 “y的左孩子”
11  p[x] ← y                // 将 “x的父节点” 设为 “y”

理解左旋之后,看看下面一个更鲜明的例子。你可以先不看右边的结果,自己尝试一下。
红黑树旋转_第2张图片

  1. 右旋
    红黑树旋转_第3张图片
    对y进行右旋,意味着"将x变成一个右节点"。

右旋的伪代码《算法导论》:参考上面的示意图和下面的伪代码,理解“红黑树T的节点y进行右旋”是如何进行的。

RIGHT-ROTATE(T, y)

01  x ← left[y]             // 前提:这里假设y的左孩子为x。下面开始正式操作
02  left[y] ← right[x]      // 将 “x的右孩子” 设为 “y的左孩子”,即 将β设为y的左孩子
03  p[right[x]] ← y         // 将 “y” 设为 “x的右孩子的父亲”,即 将β的父亲设为y
04  p[x] ← p[y]             // 将 “y的父亲” 设为 “x的父亲”
05  if p[y] = nil[T]       
06  then root[T] ← x                 // 情况1:如果 “y的父亲” 是空节点,则将x设为根节点
07  else if y = right[p[y]]  
08            then right[p[y]] ← x   // 情况2:如果 y是它父节点的右孩子,则将x设为“y的父节点的左孩子”
09            else left[p[y]] ← x    // 情况3:(y是它父节点的左孩子) 将x设为“y的父节点的左孩子”
10  right[x] ← y            // 将 “y” 设为 “x的右孩子”
11  p[y] ← x                // 将 “y的父节点” 设为 “x”

理解右旋之后,看看下面一个更鲜明的例子。你可以先不看右边的结果,自己尝试一下。
红黑树旋转_第4张图片

旋转总结:
(01) 左旋 和 右旋 是相对的两个概念,原理类似。理解一个也就理解了另一个。
(02) 下面谈谈如何区分 左旋 和 右旋。
在实际应用中,若没有彻底理解 左旋 和 右旋,可能会将它们混淆。下面谈谈我对如何区分 左旋 和 右旋 的理解。

  1. 区分 左旋 和 右旋
    仔细观察上面"左旋"和"右旋"的示意图。我们能清晰的发现,它们是对称的。无论是左旋还是右旋,被旋转的树,在旋转前是二叉查找树,并且旋转之后仍然是一颗二叉查找树。
    红黑树旋转_第5张图片

左旋示例图(以x为节点进行左旋):

                               z
   x                          /                  
  / \      --(左旋)-->       x
 y   z                      /
                           y

对x进行左旋,意味着,将“x的右孩子”设为“x的父亲节点”;即,将 x变成了一个左节点(x成了为z的左孩子)!。 因此,左旋中的“左”,意味着“被旋转的节点将变成一个左节点”。

注:红黑树是当时看算法导论的时候收集的笔记可能是某些博客的合集,不做商用,如果侵权联系我哈。
红黑树性质:https://blog.csdn.net/wodemale/article/details/89355443

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