1 hashmap底层是以数组方式进行存储。将key-value对作为数组中的一个元素进行存储。
2 key-value都是Map.Entry中的属性。其中将key的值进行hash之后进行存储,即每一个key都是计算hash值,然后再存储。每一个Hash值对应一个数组下标,数组下标是根据hash值和数组长度计算得来。
3 由于不同的key有可能hash值相同,即该位置的数组中的元素出现两个,对于这种情况,hashmap采用链表形式进行存储。
4 上图描述了hashmap的存储结构图
static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
final K key;// map中key值,可以为null。
V value; // map中的value值,可以为null。
Entry<K,V> next;// 链表引用,防止key值不同,hash值相同。
int hash; // 每个key的hash值
// 构造函数
Entry(int h, K k, V v, Entry<K,V> n) {
value = v;
next = n;
key = k;
hash = h;
}
public final K getKey() {
return key;
}
public final V getValue() {
return value;
}
// 同一个key时,新值替换旧值,返回旧值
public final V setValue(V newValue) {
V oldValue = value;
value = newValue;
return oldValue;
}
// key值重写equals方法
public final boolean equals(Object o) {
if (!(o instanceof Map.Entry))
return false;
Map.Entry e = (Map.Entry)o;
Object k1 = getKey();
Object k2 = e.getKey();
if (k1 == k2 || (k1 != null && k1.equals(k2))) {
Object v1 = getValue();
Object v2 = e.getValue();
if (v1 == v2 || (v1 != null && v1.equals(v2)))
return true;
}
return false;
}
// 重写hashCode值
public final int hashCode() {
return Objects.hashCode(getKey()) ^ Objects.hashCode(getValue());
}
public final String toString() {
return getKey() + "=" + getValue();
}
// 其他方法省略
}
当向容器添加元素的时候,会判断当前容器的元素个数,如果大于等于阈值—即当前数组的长度乘以加载因子的值的时候,就要自动扩容啦。
扩容(resize)就是重新计算容量,向HashMap对象里不停的添加元素,而HashMap对象内部的数组无法装载更多的元素时,对象就需要扩大数组的长度,以便能装入更多的元素。当然Java里的数组是无法自动扩容的,方法是使用一个新的数组代替已有的容量小的数组,就像我们用一个小桶装水,如果想装更多的水,就得换大水桶。
void resize(int newCapacity) { //传入新的容量
Entry[] oldTable = table; //引用扩容前的Entry数组
int oldCapacity = oldTable.length;
if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) { //扩容前的数组大小如果已经达到最大(2^30)了
threshold = Integer.MAX_VALUE; //修改阈值为int的最大值(2^31-1),这样以后就不会扩容了
return;
}
Entry[] newTable = new Entry[newCapacity]; //初始化一个新的Entry数组
transfer(newTable); //!!将数据转移到新的Entry数组里
table = newTable; //HashMap的table属性引用新的Entry数组
threshold = (int) (newCapacity * loadFactor);//修改阈值
}
这里就是使用一个容量更大的数组来代替已有的容量小的数组,transfer()方法将原有Entry数组的元素拷贝到新的Entry数组里
void transfer(Entry[] newTable) {
Entry[] src = table; //src引用了旧的Entry数组
int newCapacity = newTable.length;
for (int j = 0; j < src.length; j++) { //遍历旧的Entry数组
Entry<K, V> e = src[j]; //取得旧Entry数组的每个元素
if (e != null) {
src[j] = null;//释放旧Entry数组的对象引用(for循环后,旧的Entry数组不再引用任何对象)
do {
Entry<K, V> next = e.next;
int i = indexFor(e.hash, newCapacity); //!!重新计算每个元素在数组中的位置
e.next = newTable[i]; //这是头插法的操作
newTable[i] = e; //将元素放在数组上
e = next; //访问下一个Entry链上的元素
} while (e != null);
}
}
}
static int indexFor(int h, int length) {
return h & (length - 1);
}
e.next = newTable[i]; //这是头插法的操作 newTable[i] = e;
单链表的头插入方式,同一位置上新元素总会被放在链表的头部位置;这样先放在一个索引上的元素终会被放到Entry链的尾部(如果发生了hash冲突的话),这一点和Jdk1.8有区别,下文详解。在旧数组中同一条Entry链上的元素,通过重新计算索引位置后,有可能被放到了新数组的不同位置上。
关于什么时候resize()的说明: JDK1.7 if ((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex]))
size表示当前hashmap里面已经包含的元素的个数; threshold:threshold = (int) Math.min(capacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1);一般是容量值X加载因子
JDK1.8 if (++size > threshold){}
size:当前hashmap里面已经包含的元素的个数 threshold:newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY); 就是这个map里面包含的元素,也就是size的值,大于等于这个阈值的时候,才会resize()
下面举个例子说明下扩容过程: hash(){return key % table.length;}
其中的哈希桶数组table的size=2, 所以key = 3、7、5,put顺序依次为 5、7、3。在mod 2以后都冲突在table[1]这里了。这里假设负载因子 loadFactor=1,即当键值对的实际大小size 大于 table的实际大小时进行扩容。接下来的三个步骤是哈希桶数组 resize成4,然后所有的Node重新rehash的过程。
JDK1.8做了哪些优化
我们使用的是2次幂的扩展(指长度扩为原来2倍),所以,经过rehash之后,元素的位置要么是在原位置,要么是在原位置再移动2次幂的位置。对应的就是下方的resize的注释。
看下图可以明白这句话的意思,n为table的长度,图(a)表示扩容前的key1和key2两种key确定索引位置的示例,图(b)表示扩容后key1和key2两种key确定索引位置的示例,其中hash1是key1对应的哈希值(也就是根据key1算出来的hashcode值)与高位与运算的结果。
元素在重新计算hash之后,因为n变为2倍,那么n-1的mask范围在高位多1bit(红色),因此新的index就会发生这样的变化:
因此,我们在扩充HashMap的时候,不需要像JDK1.7的实现那样重新计算hash,只需要看看原来的hash值新增的那个bit是1还是0就好了,是0的话索引没变,是1的话索引变成“原索引+oldCap”,可以看看下图为16扩充为32的resize示意图:
这个设计确实非常的巧妙,既省去了重新计算hash值的时间,而且同时,由于新增的1bit是0还是1可以认为是随机的,因此resize的过程,均匀的把之前的冲突的节点分散到新的bucket了。这一块就是JDK1.8新增的优化点。有一点注意区别,JDK1.7中rehash的时候,旧链表迁移新链表的时候,如果在新表的数组索引位置相同,则链表元素会倒置,但是从上图可以看出,JDK1.8不会倒置。有兴趣的同学可以研究下JDK1.8的resize源码,写的很赞,如下:
final Node<K,V>[] resize() {
Node<K,V>[] oldTab = table;
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
int oldThr = threshold;
int newCap, newThr = 0;
if (oldCap > 0) {
// 超过最大值就不再扩充了,就只好随你碰撞去吧
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return oldTab;
}
// 没超过最大值,就扩充为原来的2倍
else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
newThr = oldThr << 1; // double threshold
}
else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
newCap = oldThr;
else { // zero initial threshold signifies using defaults
newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
}
// 计算新的resize上限
if (newThr == 0) {
float ft = (float)newCap * loadFactor;
newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
(int)ft : Integer.MAX_VALUE);
}
threshold = newThr;
@SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
table = newTab;
if (oldTab != null) {
// 把每个bucket都移动到新的buckets中
for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
Node<K,V> e;
if ((e = oldTab[j]) != null) {
oldTab[j] = null;
if (e.next == null)
newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
else if (e instanceof TreeNode) //如果是红黑树节点
((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
else { // 链表优化重hash的代码块
Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
Node<K,V> next;
do {
next = e.next;
// 原索引
if ((e.hash & oldCap) == 0) {
if (loTail == null)
loHead = e;
else
loTail.next = e;
loTail = e;
}
// 原索引+oldCap
else {
if (hiTail == null)
hiHead = e;
else
hiTail.next = e;
hiTail = e;
}
} while ((e = next) != null);
// 原索引放到bucket里
if (loTail != null) {
loTail.next = null;
newTab[j] = loHead;
}
// 原索引+oldCap放到bucket里
if (hiTail != null) {
hiTail.next = null;
newTab[j + oldCap] = hiHead;
}
}
}
}
}
return newTab;
}
先略过红黑树的情况,描述下简单流程,在JDK1.8中发生hashmap扩容时,遍历hashmap每个bucket里的链表,每个链表可能会被拆分成两个链表,不需要移动的元素置入loHead为首的链表,需要移动的元素置入hiHead为首的链表,然后分别分配给老的buket和新的buket。
补充一下jdk 1.8中,HashMap扩容时红黑树的表现
扩容时,如果节点是红黑树节点,就会调用TreeNode的split方法对当前节点作为根节点的红黑树进行修剪
...
else if (e instanceof TreeNode) //如果是红黑树节点
((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
...
//参数介绍
//tab 表示保存桶头结点的哈希表
//index 表示从哪个位置开始修剪
//bit 要修剪的位数(哈希值)
final void split(HashMap<K,V> map, Node<K,V>[] tab, int index, int bit) {
TreeNode<K,V> b = this;
// Relink into lo and hi lists, preserving order
TreeNode<K,V> loHead = null, loTail = null;
TreeNode<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
int lc = 0, hc = 0;
for (TreeNode<K,V> e = b, next; e != null; e = next) {
next = (TreeNode<K,V>)e.next;
e.next = null;
//如果当前节点哈希值的最后一位等于要修剪的 bit 值
if ((e.hash & bit) == 0) {
//就把当前节点放到 lXXX 树中
if ((e.prev = loTail) == null)
loHead = e;
else
loTail.next = e;
//然后 loTail 记录 e
loTail = e;
//记录 lXXX 树的节点数量
++lc;
}
else { //如果当前节点哈希值最后一位不是要修剪的
//就把当前节点放到 hXXX 树中
if ((e.prev = hiTail) == null)
hiHead = e;
else
hiTail.next = e;
hiTail = e;
//记录 hXXX 树的节点数量
++hc;
}
}
if (loHead != null) {
//如果 lXXX 树的数量小于 6,就把 lXXX 树的枝枝叶叶都置为空,变成一个单节点
//然后让这个桶中,要还原索引位置开始往后的结点都变成还原成链表的 lXXX 节点
//这一段元素以后就是一个链表结构
if (lc <= UNTREEIFY_THRESHOLD)
tab[index] = loHead.untreeify(map);
else {
//否则让索引位置的结点指向 lXXX 树,这个树被修剪过,元素少了
tab[index] = loHead;
if (hiHead != null) // (else is already treeified)
loHead.treeify(tab);
}
}
if (hiHead != null) {
//同理,让 指定位置 index + bit 之后的元素
//指向 hXXX 还原成链表或者修剪过的树
if (hc <= UNTREEIFY_THRESHOLD)
tab[index + bit] = hiHead.untreeify(map);
else {
tab[index + bit] = hiHead;
if (loHead != null)
hiHead.treeify(tab);
}
}
}
从上述代码可以看到,HashMap 扩容时对红黑树节点的修剪主要分两部分,先分类、再根据元素个数决定是还原成链表还是精简一下元素仍保留红黑树结构。
1.分类
指定位置、指定范围,让指定位置中的元素 (hash & bit) == 0 的,放到 lXXX 树中,不相等的放到 hXXX 树中。
2.根据元素个数决定处理情况
符合要求的元素(即 lXXX 树),在元素个数小于等于 6 时还原成链表,最后让哈希表中修剪的痛 tab[index] 指向 lXXX 树;在元素个数大于 6 时,还是用红黑树,只不过是修剪了下枝叶;
不符合要求的元素(即 hXXX 树)也是一样的操作,只不过最后它是放在了修剪范围外 tab[index + bit]。
红黑树也是二叉查找树,我们知道,二叉查找树这一数据结构并不难,而红黑树之所以难是难在它是自平衡的二叉查找树,在进行插入和删除等可能会破坏树的平衡的操作时,需要重新自处理达到平衡状态。
红黑树是一种含有红黑结点并能自平衡的二叉查找树。它必须满足下面性质:
性质1:每个节点要么是黑色,要么是红色。
性质2:根节点是黑色。
性质3:每个叶子节点(NIL)是黑色。
性质4:每个红色结点的两个子结点一定都是黑色。
性质5: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。
从性质5又可以推出:
性质5.1:如果一个结点存在黑子结点,那么该结点肯定有两个子结点
图1就是一颗简单的红黑树。其中Nil为叶子结点并且它是黑色的。
红黑树并不是一个完美平衡二叉查找树,从图1可以看到,根结点P的左子树显然比右子树高,但左子树和右子树的黑结点的层数是相等的,也即任意一个结点到到每个叶子结点的路径都包含数量相同的黑结点(性质5)。所以我们叫红黑树这种平衡为黑色完美平衡。
介绍到此,为了后面讲解不至于混淆,我们还需要来约定下红黑树一些结点的叫法,如图2所示。
我们把正在处理(遍历)的结点叫做当前结点,如图2中的D,它的父亲叫做父结点,它的父亲的另外一个子结点叫做兄弟结点,父亲的父亲叫做祖父结点。
前面讲到红黑树能自平衡,它靠的是什么?三种操作:左旋、右旋和变色。
左旋:以某个结点作为支点(旋转结点),其右子结点变为旋转结点的父结点,右子结点的左子结点变为旋转结点的右子结点,左子结点保持不变。如图3。
右旋:以某个结点作为支点(旋转结点),其左子结点变为旋转结点的父结点,左子结点的右子结点变为旋转结点的左子结点,右子结点保持不变。如图4。
变色:结点的颜色由红变黑或由黑变红。
上面所说的旋转结点也即旋转的支点,图4和图5中的P结点。
我们先忽略颜色,可以看到旋转操作不会影响旋转结点的父结点,父结点以上的结构还是保持不变的。
左旋只影响旋转结点和其右子树的结构,把右子树的结点往左子树挪了。
右旋只影响旋转结点和其左子树的结构,把左子树的结点往右子树挪了。
所以旋转操作是局部的。另外可以看出旋转能保持红黑树平衡的一些端详了:当一边子树的结点少了,那么向另外一边子树“借”一些结点;当一边子树的结点多了,那么向另外一边子树“租”一些结点。
但要保持红黑树的性质,结点不能乱挪,还得靠变色了。怎么变?具体情景又不同变法,后面会具体讲到,现在只需要记住红黑树总是通过旋转和变色达到自平衡。
因为红黑树是一颗二叉平衡树,并且查找不会破坏树的平衡,所以查找跟二叉平衡树的查找无异:
从根结点开始查找,把根结点设置为当前结点;
若当前结点为空,返回null;
若当前结点不为空,用当前结点的key跟查找key作比较;
若当前结点key等于查找key,那么该key就是查找目标,返回当前结点;
若当前结点key大于查找key,把当前结点的左子结点设置为当前结点,重复步骤2;
若当前结点key小于查找key,把当前结点的右子结点设置为当前结点,重复步骤2;
如图5所示。
非常简单,但简单不代表它效率不好。正由于红黑树总保持黑色完美平衡,所以它的查找最坏时间复杂度为O(2lgN),也即整颗树刚好红黑相隔的时候。能有这么好的查找效率得益于红黑树自平衡的特性,而这背后的付出,红黑树的插入操作功不可没~
红黑树插入
插入操作包括两部分工作:一查找插入的位置;二插入后自平衡。查找插入的父结点很简单,跟查找操作区别不大:
1从根结点开始查找;
2若根结点为空,那么插入结点作为根结点,结束。
3若根结点不为空,那么把根结点作为当前结点;
4若当前结点为null,返回当前结点的父结点,结束。
5若当前结点key等于查找key,那么该key所在结点就是插入结点,更新结点的值,结束。
6若当前结点key大于查找key,把当前结点的左子结点设置为当前结点,重复步骤4;
7若当前结点key小于查找key,把当前结点的右子结点设置为当前结点,重复步骤4;
如图6所示。
ok,插入位置已经找到,把插入结点放到正确的位置就可以啦,但插入结点是应该是什么颜色呢?答案是红色。理由很简单,红色在父结点(如果存在)为黑色结点时,红黑树的黑色平衡没被破坏,不需要做自平衡操作。但如果插入结点是黑色,那么插入位置所在的子树黑色结点总是多1,必须做自平衡。
插入情景1:红黑树为空树
最简单的一种情景,直接把插入结点作为根结点就行,但注意,根据红黑树性质2:根节点是黑色。还需要把插入结点设为黑色。
处理:把插入结点作为根结点,并把结点设置为黑色。
插入情景2:插入结点的Key已存在
插入结点的Key已存在,既然红黑树总保持平衡,在插入前红黑树已经是平衡的,那么把插入结点设置为将要替代结点的颜色,再把结点的值更新就完成插入。
处理:
把I设为当前结点的颜色
更新当前结点的值为插入结点的值
插入情景3:插入结点的父结点为黑结点
由于插入的结点是红色的,并不会影响红黑树的平衡,直接插入即可,无需做自平衡。
处理:直接插入。
插入情景4:插入结点的父结点为红结点
再次回想下红黑树的性质2:**根结点是黑色。如果插入的父结点为红结点,那么该父结点不可能为根结点,所以插入结点总是存在祖父结点。**这点很重要,因为后续的旋转操作肯定需要祖父结点的参与。
插入情景4.1:叔叔结点存在并且为红结点
从红黑树性质4可以,祖父结点肯定为黑结点,因为不可以同时存在两个相连的红结点。那么此时该插入子树的红黑层数的情况是:黑红红。显然最简单的处理方式是把其改为:红黑红。如图9和图10所示。
处理:
将P和S设置为黑色
将PP设置为红色
把PP设置为当前插入结点
可以看到,我们把PP结点设为红色了,如果PP的父结点是黑色,那么无需再做任何处理;但如果PP的父结点是红色,根据性质4,此时红黑树已不平衡了,所以还需要把PP当作新的插入结点,继续做插入操作自平衡处理,直到平衡为止。
试想下**PP刚好为根结点时,那么根据性质2,我们必须把PP重新设为黑色,那么树的红黑结构变为:黑黑红。**换句话说,从根结点到叶子结点的路径中,黑色结点增加了。这也是唯一一种会增加红黑树黑色结点层数的插入情景。
我们还可以总结出另外一个经验:红黑树的生长是自底向上的。这点不同于普通的二叉查找树,普通的二叉查找树的生长是自顶向下的。
插入情景4.2:叔叔结点不存在或为黑结点,并且插入结点的父亲结点是祖父结点的左子结点
插入情景4.2.1:插入结点是其父结点的左子结点
处理:
将P设为黑色
将PP设为红色
对PP进行右旋
插入情景4.2.2:插入结点是其父结点的右子结点
这种情景显然可以转换为情景4.2.1,如图12所示,不做过多说明了。
处理:
对P进行左旋
把P设置为插入结点,得到情景4.2.1
进行情景4.2.1的处理
插入情景4.3:叔叔结点不存在或为黑结点,并且插入结点的父亲结点是祖父结点的右子结点
该情景对应情景4.2,只是方向反转,不做过多说明了,直接看图。
插入情景4.3.1:插入结点是其父结点的右子结点
处理:
将P设为黑色
将PP设为红色
对PP进行左旋
插入情景4.3.2:插入结点是其父结点的左子结点
处理:
对P进行右旋
把P设置为插入结点,得到情景4.3.1
进行情景4.3.1的处理
红黑树的删除操作也包括两部分工作:一查找目标结点;二删除后自平衡。查找目标结点显然可以复用查找操作,当不存在目标结点时,忽略本次操作;当存在目标结点时,删除后就得做自平衡处理了。删除了结点后我们还需要找结点来替代删除结点的位置,不然子树跟父辈结点断开了,除非删除结点刚好没子结点,那么就不需要替代。
二叉树删除结点找替代结点有3种情情景:
情景1:若删除结点无子结点,直接删除
情景2:若删除结点只有一个子结点,用子结点替换删除结点
情景3:若删除结点有两个子结点,用后继结点(大于删除结点的最小结点)替换删除结点
补充说明下,情景3的后继结点是大于删除结点的最小结点,也是删除结点的右子树种最左结点。那么可以拿前继结点(删除结点的左子树最右结点)替代吗?可以的。但习惯上大多都是拿后继结点来替代,后文的讲解也是用后继结点来替代。另外告诉大家一种找前继和后继结点的直观的方法(不知为何没人提过,大家都知道?):**把二叉树所有结点投射在X轴上,所有结点都是从左到右排好序的,所有目标结点的前后结点就是对应前继和后继结点。**如图16所示。
接下来,讲一个重要的思路:**删除结点被替代后,在不考虑结点的键值的情况下,对于树来说,可以认为删除的是替代结点!**话很苍白,我们看图17。在不看键值对的情况下,图17的红黑树最终结果是删除了Q所在位置的结点!这种思路非常重要,大大简化了后文讲解红黑树删除的情景!
R是即将被替换到删除结点的位置的替代结点,在删除前,它还在原来所在位置参与树的子平衡,平衡后再替换到删除结点的位置,才算删除完成。
删除情景1:替换结点是红色结点
我们把替换结点换到了删除结点的位置时,由于替换结点时红色,删除也了不会影响红黑树的平衡,只要把替换结点的颜色设为删除的结点的颜色即可重新平衡。
处理:颜色变为删除结点的颜色
删除情景2:替换结点是黑结点
当替换结点是黑色时,我们就不得不进行自平衡处理了。我们必须还得考虑替换结点是其父结点的左子结点还是右子结点,来做不同的旋转操作,使树重新平衡。
删除情景2.1:替换结点是其父结点的左子结点
删除情景2.1.1:替换结点的兄弟结点是红结点
若兄弟结点是红结点,那么根据性质4,兄弟结点的父结点和子结点肯定为黑色,不会有其他子情景,我们按图21处理,得到删除情景2.1.2.3(后续讲解,这里先记住,此时R仍然是替代结点,它的新的兄弟结点SL和兄弟结点的子结点都是黑色)。
处理:
将S设为黑色
将P设为红色
对P进行左旋,得到情景2.1.2.3
进行情景2.1.2.3的处理
删除情景2.1.2:替换结点的兄弟结点是黑结点
当兄弟结点为黑时,其父结点和子结点的具体颜色也无法确定(如果也不考虑自底向上的情况,子结点非红即为叶子结点Nil,Nil结点为黑结点),此时又得考虑多种子情景。
删除情景2.1.2.1:替换结点的兄弟结点的右子结点是红结点,左子结点任意颜色
即将删除的左子树的一个黑色结点,显然左子树的黑色结点少1了,然而右子树又又红色结点,那么我们直接向右子树“借”个红结点来补充黑结点就好啦,此时肯定需要用旋转处理了。如图22所示。
处理:
将S的颜色设为P的颜色
将P设为黑色
将SR设为黑色
对P进行左旋
删除情景2.1.2.2:替换结点的兄弟结点的右子结点为黑结点,左子结点为红结点
兄弟结点所在的子树有红结点,我们总是可以向兄弟子树借个红结点过来,显然该情景可以转换为情景2.1.2.1。图如23所示。
处理:
将S设为红色
将SL设为黑色
对S进行右旋,得到情景2.1.2.1
进行情景2.1.2.1的处理
删除情景2.1.2.3:替换结点的兄弟结点的子结点都为黑结点
好了,此次兄弟子树都没红结点“借”了,兄弟帮忙不了,找父母呗,这种情景我们把兄弟结点设为红色,再把父结点当作替代结点,自底向上处理,去找父结点的兄弟结点去“借”。但为什么需要把兄弟结点设为红色呢?显然是为了在P所在的子树中保证平衡(R即将删除,少了一个黑色结点,子树也需要少一个),后续的平衡工作交给父辈们考虑了,还是那句,当每棵子树都保持平衡时,最终整棵总是平衡的。
处理:
将S设为红色
把P作为新的替换结点
重新进行删除结点情景处理
删除情景2.2:替换结点是其父结点的右子结点
好啦,右边的操作也是方向相反,不做过多说明了,相信理解了删除情景2.1后,肯定可以理解2.2。
删除情景2.2.1:替换结点的兄弟结点是红结点
处理:
将S设为黑色
将P设为红色
对P进行右旋,得到情景2.2.2.3
进行情景2.2.2.3的处理
删除情景2.2.2.2:替换结点的兄弟结点的左子结点为黑结点,右子结点为红结点
处理:
将S设为红色
将SR设为黑色
对S进行左旋,得到情景2.2.2.1
进行情景2.2.2.1的处理
删除情景2.2.2.3:替换结点的兄弟结点的子结点都为黑结点
处理: