Redis的实现三：c语言实现平衡二叉树，通过平衡二叉树实现排序集
概况：Redis中的排序集数据结构是相当复杂的独特而有用的东西。它不仅提供了顺序排序数据的能力，而且具有按排名查询有序数据的独特特性。
Redis中的排序集
（Sorted Set）是一种特殊的数据结构，它结合了集合（Set）和有序列表（List）的特点。在Redis中，每个成员都有一个分数（score），分数可以是整数或浮点数。根据分数对成员进行排序，分数较低的成员排在前面，分数较高的成员排在后面。
以下是Redis中排序集的一些基本操作：
- ZADD：向排序集中添加一个或多个成员，或者更新已存在成员的分数。
- ZREM：从排序集中移除一个或多个成员。
- ZRANGE：按照分数范围返回排序集中的成员。
- ZREVRANGE：按照分数范围逆序返回排序集中的成员。
- ZCOUNT：返回排序集中指定分数范围内的成员数量。
- ZINCRBY：将指定成员的分数增加指定的值。
- ZRANK：返回指定成员在排序集中的排名。
- ZREVRANK：返回指定成员在排序集中的排名（逆序）。
- ZSCORE：返回指定成员的分数。
- ZDIFF、ZINTER、ZUNION：合并多个排序集并返回结果。
实际上真正的Redis项目使用的是skiplist，跳表在一定程度上可以替代平衡二叉树
c语言实现平衡二叉树
第一步：定义结构体
typedef struct Node {
int data;
struct Node *left;
struct Node *right;
int height;
} Node;左节点，右节点，深度，数据
第二步：定义比较算法
int max(int a, int b) {
return (a > b) ? a : b;
}这个很简单的算法，就是单纯的比较两个数，取其中最大的。
第三步：创建节点
Node* createNode(int data) {
Node* newNode = (Node*)malloc(sizeof(Node));
newNode->data = data;
newNode->left = NULL;
newNode->right = NULL;
newNode->height = 1;
return newNode;
}第四步：得到高度
int getHeight(Node* node) {
if (node == NULL) {
return 0;
}
return node->height;
}每个节点里面都包含了高度，这个属性。
第五步：计算平衡因子
int getBalance(Node* node) {
if (node == NULL) {
return 0;
}
return getHeight(node->left) - getHeight(node->right);
}
如果平衡因子为0，则表示该节点的左右子树高度相等，因此它是平衡的。如果getHeight(node->left) - getHeight(node->right)小于0，则表示左子树比右子树高，需要向左旋转操作来恢复平衡。如果getHeight(node->left) - getHeight(node->right)大于0，则表示右子树比左子树高，需要向右旋转操作来恢复平衡。
第六步：左旋函数
Node* leftRotate(Node* x) {
Node* y = x->right;
Node* T2 = y->left;
y->left = x;
x->right = T2;
x->height = max(getHeight(x->left), getHeight(x->right)) + 1;
y->height = max(getHeight(y->left), getHeight(y->right)) + 1;
return y;
}
第七步：右旋函数
Node* rightRotate(Node* y) {
Node* x = y->left;
Node* T2 = x->right;
x->right = y;
y->left = T2;
y->height = max(getHeight(y->left), getHeight(y->right)) + 1;
x->height = max(getHeight(x->left), getHeight(x->right)) + 1;
return x;
}这里就不过多讲解了。和左旋一样，画个图就明白了。
第八步：插入函数
Node* insert(Node* node, int data) {
if (node == NULL) {
return createNode(data);
}
if (data < node->data) {
node->left = insert(node->left, data);
} else if (data > node->data) {
node->right = insert(node->right, data);
} else {
return node;
}
node->height = 1 + max(getHeight(node->left), getHeight(node->right));
int balance = getBalance(node);
if (balance > 1 && data < node->left->data) {
return rightRotate(node);
}
if (balance < -1 && data > node->right->data) {
return leftRotate(node);
}
if (balance > 1 && data > node->left->data) {
node->left = leftRotate(node->left);
return rightRotate(node);
}
if (balance < -1 && data < node->right->data) {
node->right = rightRotate(node->right);
return leftRotate(node);
}
return node;
}这里面大多都运用到了递归，兄弟们可以先了解递归再来看这个。
第九步：遍历函数
void inorderTraversal(Node* root) {
if (root != NULL) {
inorderTraversal(root->left);
printf("%d ", root->data);
inorderTraversal(root->right);
}
}第十步：测试看结果
完整代码
#include
#include
typedef struct Node {
int data;
struct Node *left;
struct Node *right;
int height;
} Node;
int max(int a, int b) {
return (a > b) ? a : b;
}
Node* createNode(int data) {
Node* newNode = (Node*)malloc(sizeof(Node));
newNode->data = data;
newNode->left = NULL;
newNode->right = NULL;
newNode->height = 1;
return newNode;
}
int getHeight(Node* node) {
if (node == NULL) {
return 0;
}
return node->height;
}
int getBalance(Node* node) {
if (node == NULL) {
return 0;
}
return getHeight(node->left) - getHeight(node->right);
}
Node* rightRotate(Node* y) {
Node* x = y->left;
Node* T2 = x->right;
x->right = y;
y->left = T2;
y->height = max(getHeight(y->left), getHeight(y->right)) + 1;
x->height = max(getHeight(x->left), getHeight(x->right)) + 1;
return x;
}
Node* leftRotate(Node* x) {
Node* y = x->right;
Node* T2 = y->left;
y->left = x;
x->right = T2;
x->height = max(getHeight(x->left), getHeight(x->right)) + 1;
y->height = max(getHeight(y->left), getHeight(y->right)) + 1;
return y;
}
Node* insert(Node* node, int data) {
if (node == NULL) {
return createNode(data);
}
if (data < node->data) {
node->left = insert(node->left, data);
} else if (data > node->data) {
node->right = insert(node->right, data);
} else {
return node;
}
node->height = 1 + max(getHeight(node->left), getHeight(node->right));
int balance = getBalance(node);
if (balance > 1 && data < node->left->data) {
return rightRotate(node);
}
if (balance < -1 && data > node->right->data) {
return leftRotate(node);
}
if (balance > 1 && data > node->left->data) {
node->left = leftRotate(node->left);
return rightRotate(node);
}
if (balance < -1 && data < node->right->data) {
node->right = rightRotate(node->right);
return leftRotate(node);
}
return node;
}
void inorderTraversal(Node* root) {
if (root != NULL) {
inorderTraversal(root->left);
printf("%d ", root->data);
inorderTraversal(root->right);
}
}
int main() {
Node* root = NULL;
root = insert(root, 70);
root = insert(root, 20);
root = insert(root, 30);
root = insert(root, 40);
root = insert(root, 50);
root = insert(root, 25);
printf("Inorder traversal of the constructed AVL tree is: ");
inorderTraversal(root);
return 0;
}