【图文详解】彻底了解红黑树底层实现原理

红黑树定义

红黑树（Red Black Tree） 是一种自平衡二叉查找树，是在计算机科学中用到的一种数据结构，典型的用途是实现关联数组。

红黑树是一种特化的AVL树（平衡二叉树），都是在进行插入和删除操作时通过特定操作保持二叉查找树的平衡，从而获得较高的查找性能。

它虽然是复杂的，但它的最坏情况运行时间也是非常良好的，并且在实践中是高效的： 它可以在O(log n)时间内做查找，插入和删除，这里的n是树中元素的数目。(来源百度百科)

结构特点

特性

是一种 自平衡 的二叉树，所谓的自平衡是指在插入和删除的过程中，红黑树会采取一定的策略对树的组织形式进行调整，以尽可能的减少树的高度，从而节省查找的时间。

红黑树的特性如下：

1. 结点是红色或黑色

2. 根结点始终是黑色

3. 叶子结点（NIL 结点）都是黑色

4. 红色结点的两个直接孩子结点都是黑色（即从叶子到根的所有路径上不存在两个连续的红色结点）

5. 从任一结点到每个叶子的所有简单路径都包含相同数目的黑色结点

以上性质保证了红黑树在满足平衡二叉树特征的前提下，还可以做到 从根到叶子的最长路径最多不会超过最短路径的两倍 ，这主要是考虑两个极端的情况，由性质 4 和 5 我们可以知道在一棵红黑树上从根到叶子的最短路径全部由黑色结点构成，而最长结点则由红黑结点交错构成（始终按照一红一黑的顺序组织），又因为最短路径和最长路径的黑色结点数目是一致的，所以最长路径上的结点数是最短路径的两倍。