研磨数据结构与算法-14红黑树

红黑树:

public class RBTree {  

      

    private final Node NIL = new Node(null,null,null,Color.BLACK,-1);  

    private Node root;  

      

    public RBTree() {  

        root = NIL;  

    }  

      

    public RBTree(Node  root) {  

        this.root = root;  

    }        

                  

    //插入节点  

    public void rbInsert(Node node) {  

          

        Node previous = NIL;  

        Node temp = root;  

          

        while (temp != NIL) {  

            previous = temp;  

            if (temp.getValue() < node.getValue()) {  

                temp = temp.getRight();  

            } else {  

                temp = temp.getLeft();  

            }  

       }  

        node.setParent(previous);  

          

        if (previous == NIL) {  

            root = node;  

            root.setParent(NIL);  

        } else  if (previous.getValue() > node.getValue()) {  

            previous.setLeft(node);  

        } else {  

            previous.setRight(node);  

        }  

          

        node.setLeft(NIL);  

        node.setRight(NIL);  

        node.setColor(Color.RED);  

        rb_Insert_Fixup(node);  

          

    }  

      

    //插入节点后的调整  

    private void rb_Insert_Fixup(Node node) {  

      

        while (node.getParent().getColor() == Color.RED) {  

              

            if (node.getParent() == node.getParent().getParent().getLeft()) {  

                  

                Node rightNuncle = node.getParent().getParent().getRight();  

                  

                if (rightNuncle.getColor() == Color.RED) {         //Case 1  

                      

                    rightNuncle.setColor(Color.BLACK);  

                    node.getParent().setColor(Color.BLACK);  

                    node.getParent().getParent().setColor(Color.RED);  

                    node = node.getParent().getParent();  

                                          

                } else if (node == node.getParent().getRight()) {  //case 2  

                      

                    node = node.getParent();  

                    leftRotate(node);  

                      

                } else {                                          //case 3  

                      

                    node.getParent().setColor(Color.BLACK);  

                    node.getParent().getParent().setColor(Color.RED);  

                      

                    rightRotate(node.getParent().getParent());  

                      

                }  

                                  

            } else {  

                  

                Node leftNuncle = node.getParent().getParent().getLeft();  

                  

                if (leftNuncle.getColor() == Color.RED) {     //case 4  

                      

                    leftNuncle.setColor(Color.BLACK);  

                    node.getParent().setColor(Color.BLACK);  

                    node.getParent().getParent().setColor(Color.RED);  

                    node = node.getParent().getParent();  

                  

                } else if (node == node.getParent().getLeft()) { //case 5  

                  

                    node = node.getParent();  

                    rightRotate(node);  

                                          

               } else {                                          // case 6  

                      

                    node.getParent().setColor(Color.BLACK);  

                    node.getParent().getParent().setColor(Color.RED);  

                    leftRotate(node.getParent().getParent());  

                              

                }  

                                  

            }  

              

              

        }  

          

        root.setColor(Color.BLACK);  

          

    }  

      

      

    //删除节点  

    public Node rbDelete(int data) {  

          

        Node node = search(data);  

        Node temp = NIL;  

        Node child = NIL;  

        if (node == null) {  

            return null;  

        } else {  

            if (node.getLeft() == NIL || node.getRight() == NIL) {  

                temp = node;              

            } else {  

                temp = successor(node);  

            }  

              

            if (temp.getLeft() != NIL) {  

                child = temp.getLeft();  

            } else {  

               child = temp.getRight();  

            }  

              

            child.setParent(temp.getParent());  

              

            if (temp.getParent() == NIL) {  

               root = child;  

           } else if (temp == temp.getParent().getLeft()) {  

                temp.getParent().setLeft(child);  

            } else {  

                temp.getParent().setRight(child);  

            }  

              

            if (temp != node) {  

                node.setValue(temp.getValue());  

            }  

              

            if (temp.getColor() == Color.BLACK) {  

                rb_Delete_Fixup(child);  

            }  

            return temp;  

        }  

          

          

          

          

    }  

      

    //删除节点后的调整  

    private void rb_Delete_Fixup(Node node) {  

          

        while (node != root && node.getColor() == Color.BLACK) {  

              

            if (node == node.getParent().getLeft()) {  

                  

                Node rightBrother = node.getParent().getRight();  

                if (rightBrother.getColor() == Color.RED) {          //case 1 node节点为左孩子,node节点的兄弟为RED  

                    rightBrother.setColor(Color.BLACK);  

                    node.getParent().setColor(Color.RED);  

                   leftRotate(node.getParent());  

                    rightBrother = node.getParent().getRight();  

                }  

                  

                if (rightBrother.getLeft().getColor() == Color.BLACK && rightBrother.getRight().getColor() == Color.BLACK) {  

                    rightBrother.setColor(Color.RED);  

                    node = node.getParent();  

                } else if (rightBrother.getRight().getColor() == Color.BLACK) {  

                    rightBrother.getLeft().setColor(Color.BLACK);  

                    rightBrother.setColor(Color.RED);  

                    rightRotate(rightBrother);  

                    rightBrother = node.getParent().getRight();  

                } else {  

                    rightBrother.setColor(node.getParent().getColor());  

                    node.getParent().setColor(Color.BLACK);  

                    rightBrother.getRight().setColor(Color.BLACK);  

                    leftRotate(node.getParent());  

                    node = root;  

                }  

                  

                  

            } else {  

                  

                Node leftBrother = node.getParent().getLeft();  

                if (leftBrother.getColor() == Color.RED) {  

                    leftBrother.setColor(Color.BLACK);  

                    node.getParent().setColor(Color.RED);  

                    rightRotate(node.getParent());  

                    leftBrother = node.getParent().getLeft();  

                }   

                  

                if (leftBrother.getLeft().getColor() == Color.BLACK && leftBrother.getRight().getColor() == Color.BLACK) {  

                    leftBrother.setColor(Color.RED);  

                    node = node.getParent();  

                                                      

                } else if (leftBrother.getLeft().getColor() == Color.BLACK) {  

                      

                    leftBrother.setColor(Color.RED);  

                    leftBrother.getRight().setColor(Color.BLACK);  

                    leftRotate(leftBrother);  

                    leftBrother = node.getParent().getLeft();  

                      

                } else {  

                      

                    leftBrother.setColor(node.getParent().getColor());  

                    node.getParent().setColor(Color.BLACK);  

                   leftBrother.getLeft().setColor(Color.BLACK);  

                    rightRotate(node.getParent());  

                    node = root;  

                                                              

                }  

                                  

            }  

                      

        }  

              

        node.setColor(Color.BLACK);  

    }  

      

      

    //查找节点node的后继节点  

  

    public Node successor(Node node) {  

          

        Node rightChild = node.getRight();  

        if  (rightChild != NIL) {  

            Node previous = null;  

            while (rightChild != NIL) {  

                previous = rightChild;  

                rightChild = rightChild.getLeft();  

            }  

            return previous;  

        } else {  

              

            Node parent = node.getParent();  

            while (parent != NIL && node != parent.getLeft()) {  

                node = parent;  

                parent = parent.getParent();  

            }  

              

            return parent;  

                          

        }  

  

    }  

      

      

    //查找节点  

    public Node search(int data) {  

        Node temp = root;  

          

        while (temp != NIL) {  

            if (temp.getValue() == data) {  

                return temp;  

            } else  if (data < temp.getValue()) {  

                temp = temp.getLeft();  

            } else {  

                temp = temp.getRight();  

            }  

        }  

        return null;  

    }  

      

      

      

      

    //左转函数  

    private void leftRotate(Node node) {  

          

       Node rightNode = node.getRight();  

          

        node.setRight(rightNode.getLeft());  

        if (rightNode.getLeft() != NIL) {  

            rightNode.getLeft().setParent(node);  

        }  

        rightNode.setParent(node.getParent());  

          

        if (node.getParent() == NIL) {  

            rightNode = root;  

        } else if (node == node.getParent().getLeft()) {  

            node.getParent().setLeft(rightNode);  

        } else {  

            node.getParent().setRight(rightNode);  

        }  

          

        rightNode.setLeft(node);  

        node.setParent(rightNode);  

          

          

    }  

      

    //右转函数  

    private void rightRotate(Node node) {  

          

        Node leftNode = node.getLeft();  

        node.setLeft(leftNode.getRight());  

          

        if (leftNode.getRight() != null) {  

            leftNode.getRight().setParent(node);  

        }  

          

        leftNode.setParent(node.getParent());  

          

        if (node.getParent() == NIL) {  

            root = leftNode;  

        } else if (node == node.getParent().getLeft()) {  

            node.getParent().setLeft(leftNode);  

        } else {  

            node.getParent().setRight(leftNode);  

        }  

          

        leftNode.setRight(node);  

        node.setParent(leftNode);  

                      

    }  

      

    //中序遍历红黑树  

    public void printTree() {  

        inOrderTraverse(root);  

    }  

      

   private void inOrderTraverse(Node node) {  

          

        if (node != NIL) {  

            inOrderTraverse(node.getLeft());  

            System.out.println(" 节点:"+node.getValue() + "的颜色为:" + node.getColor());  

            inOrderTraverse(node.getRight());  

        }  

          

    }  

      

      

    public Node getNIL() {  

        return NIL;  

    }  

  

}  

  

  

节点:

class Node {  

    private Node left;  

    private Node right;  

    private Node parent;  

    private Color color;  

    private int value;  

    public Node(Node left, Node right, Node parent, Color color, int value) {  

        super();  

        this.left = left;  

        this.right = right;  

        this.parent = parent;  

        this.color = color;  

        this.value = value;  

    }  

      

    public Node() {  

    }  

      

    public Node(int value) {  

        this(null,null,null,null,value);  

    }  

  

    public Node getLeft() {  

        return left;  

    }  

  

    public void setLeft(Node left) {  

        this.left = left;  

    }  

 

    public Node getRight() {  

        return right;  

    }  

  

    public void setRight(Node right) {  

        this.right = right;  

    }  

  

    public Node getParent() {  

        return parent;  

    }  

  

    public void setParent(Node parent) {  

        this.parent = parent;  

    }  

  

    public Color getColor() {  

        return color;  

    }  

  

    public void setColor(Color color) {  

        this.color = color;  

    }  

  

    public int getValue() {  

       return value;  

    }  

  

  public void setValue(int value) {  

        this.value = value;  

    }  

      

}    

enum Color {  

      RED,BLACK  

}  






测试:

  public class RBTreeTest {  

  

    /**  

     * @param args  

     */  

    public static void main(String[] args) {  

          

        RBTree rbTree = new RBTree();  

          

       rbTree.rbInsert(new Node(41));  

       rbTree.rbInsert(new Node(38));  

       rbTree.rbInsert(new Node(31));  

       rbTree.rbInsert(new Node(12));  

       rbTree.rbInsert(new Node(19));  

       rbTree.rbInsert(new Node(8));            

       //rbTree.printTree();          

       rbTree.rbDelete(19);          

       rbTree.printTree();  

    }  

  

}  


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