谈谈红黑树

一、什么是红黑树

红黑树是一种平衡而叉树,是为了达到logn的查询性能而采取的一种数据结构
试想若是用数组 [1,2,3,4,5,6,7,8]来构建一棵二叉树(一般以数组的第一个元素为根节点),那么构建的二叉树如下所示:
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那这样一棵二叉树就和普通的链表结构没什么分别,查询性能为n
红黑树就是在这样的背景下提出的一种用于平衡二叉树的一种手段。

二、红黑树的特点

(1)节点要么是红色,要么是黑色
(2)根节点必须是黑色
(3)每个叶子节点必须是黑色
(4)如果一个节点是红色的,则它的子节点必须是黑色的
(5)从一个节点到该节点的子孙节点的所有路径上包含相同数目的黑节点

三、红黑树的插入

红黑树数据插入时,遇到下面三种情况,需要进行变色和旋转操作
(1)插入节点的父节点和叔叔节点均为红色:父节点和叔叔节点变黑,爷爷节点变红
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(2)插入节点的父节点是红色,叔叔节点是黑色,插入节点为左节点:将父节点和爷爷节点颜色互换,然后右旋
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(3)插入节点的父节点是红色,叔叔节点是黑色,插入节点是右节点:先进行左旋处理,再做和(2)一样的处理(父节点和爷爷节点颜色互换,然后右旋)

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四、红黑树的删除

红黑树的删除处理,遇到以下四种情况,要进行变色和旋转处理
(1)当前节点是黑色的,而且兄弟节点是红色的:将父节点变红,将兄弟节点变黑,将父节点作为左旋支点进行左旋
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(2)当前节点是黑色的,兄弟节点是黑色的,兄弟节点的两个子节点均为黑色:将兄弟节点变红即可
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(3)当前节点是黑色的,兄弟节点是黑色的,兄弟节点的左子节点是红色的,右子节点是黑色的:将兄弟节点涂红,兄弟节点的左子节点涂黑,然后以兄弟节点作为支点右旋
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(4)当前节点是黑色的,兄弟节点是黑色的,兄弟节点的右子节点是红色的,左子节点任意颜色:将当前节点的兄弟节点涂成与父节点相同的颜色,再把父节点涂黑,然后以当前节点的父节点为支点进行左旋。
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