红黑树详解
创始人
2025-05-30 14:22:29
0

目录

概念

结构 

插入 

父亲为红,叔叔存在且为红 

父亲为红,叔叔不存在或者为黑 

单旋 

双旋  

红黑树的验证 

红黑树删除 

红黑树性能分析


概念

红黑树是一种二叉平衡搜索树,以颜色标记每一个节点,通过对颜色的限制,确保没有一条路径长度路径长度的两倍,所以是近似平衡的。

性质 

1.每个节点不是红就是黑

2.根节点是黑色

3.如果一个节点是红色的,那么它的两个孩子节点是黑色的

4.每条路径黑色节点数目相等

5.每个叶子节点都是黑色的,此处指的是空节点。

结构 

enum Color
{RED,BLACK
};
template
struct RBNode
{RBNode* _left;RBNode* _right;RBNode* _parent;pair _kv;Color _col;RBNode(const pair& kv):_left(nullptr),_right(nullptr),_parent(nullptr),_kv(kv),_col(RED){}
};
template
class RBTree
{typedef RBNode Node;
public:RBTree():_root(nullptr){}
private:Node* _root;
};

插入 

 红黑树插入的新节点颜色为红。

插入分为两步:

1.按二叉搜索树规则插入

2.调整颜色

  • 父亲为黑,此时不需要调整
  • 父亲为红,叔叔存在且为红,此时父亲和叔叔变黑,祖父变红,从祖父开始继续向上调整
  • 父亲为红,叔叔不存在或者为黑,此时需要旋转处理 

父亲为红,叔叔存在且为红 

解决方法:p,u变黑,g变红,从g开始继续向上调整 

 

父亲为红,叔叔不存在或者为黑 

单旋 

 

void RoateL(Node* parent){//更改链接关系Node* parentparent = parent->_parent;Node* subR = parent->_right;Node* subRL = subR->_left;parent->_right = subRL;if (subRL){subRL->_parent = parent;}subR->_left = parent;parent->_parent = subR;if (parentparent == nullptr){_root = subR;subR->_parent = nullptr;}else{if (parentparent->_left == parent){parentparent->_left = subR;subR->_parent = parentparent;}else{parentparent->_right = subR;subR->_parent = parentparent;}}}void RoateR(Node* parent){//更改链接关系Node* parentparent = parent->_parent;Node* subL = parent->_left;Node* subLR = subL->_right;parent->_left = subLR;if (subLR){subLR->_parent = parent;}subL->_right = parent;parent->_parent = subL;if (parentparent == nullptr){_root = subL;subL->_parent = nullptr;}else{if (parentparent->_left == parent){parentparent->_left = subL;subL->_parent = parentparent;}else{parentparent->_right = subL;subL->_parent = parentparent;}}}

 

 

双旋  

解决办法:

左边高:先对p左旋,再对g右旋,cur变黑,g变红

右边高: 先对p右旋,再对g左旋,cur变黑,g变红

 

bool Insert(const pair& kv){if (_root == nullptr){_root = new Node(kv);_root->_col = BLACK;return true;}//先插入节点Node* parent = nullptr;Node* cur = _root;while (cur){if (cur->_kv.first < kv.first){parent = cur;cur = cur->_right;}else if(cur->_kv.first > kv.first){parent = cur;cur = cur->_left;}else{return false;}}cur = new Node(kv);if (parent->_kv.first < kv.first){parent->_right = cur;cur->_parent = parent;}else{parent->_left = cur;cur->_parent = parent;}//开始调整while (parent && parent->_col==RED)//当父亲为红才需要调整{Node* grandfather = parent->_parent;//grandfather一定存在if (grandfather->_left == parent){Node* uncle = grandfather->_right;//1.uncle存在且为红,p,u变黑,g变红,向上调整if (uncle && uncle->_col == RED){parent->_col = uncle->_col = BLACK;grandfather->_col = RED;cur = grandfather;parent = cur->_parent;}//2.uncle不存在或为黑,此时进行旋转else{Node* uncle = grandfather->_right;//单纯左边高//     g//  p//cur//此时对g进行右旋,p变黑,g变红if (parent->_left == cur){RoateR(grandfather);parent->_col = BLACK;grandfather->_col = RED;}//   g//p//   cur//此时先对p进行左旋,再对g进行右旋//cur变黑,g变红else{RoateL(parent);RoateR(grandfather);cur->_col = BLACK;grandfather->_col = RED;}break;}}else{Node* uncle = grandfather->_left;//1.uncle存在且为红,p,u变黑,g变红,向上调整if (uncle && uncle->_col == RED){parent->_col = uncle->_col = BLACK;grandfather->_col = RED;cur = grandfather;parent = cur->_parent;}//2.uncle不存在或为黑else{//单纯右边高//   g//      p//        cur//对g进行左旋,g变红,p变黑if (parent->_right == cur){RoateL(grandfather);parent->_col = BLACK;grandfather->_col = RED;}////   g//      p//   cur// 此时先对p进行右旋,再对g进行左旋,cur变黑,g变红else{RoateR(parent);RoateL(grandfather);cur->_col = BLACK;grandfather->_col = RED;}break;}}}_root->_col = BLACK;return true;}

红黑树的验证 

1.查看根节点是否为黑

2.查看是否有连续红节点

3.走到空就比较当前路径黑色节点数的参照值是否相等,不相等返回false 

选取最左路径当参照值 

bool _isBanlance(Node* root, int banchmark, int blacknum){if (root == nullptr){if (banchmark != blacknum){cout << "有路径中黑节点数量不相等"<_col == RED && root->_parent->_col == RED){cout << "出现连续红节点" << endl;cout << root->_kv.first << endl;return false;}if (root->_col == BLACK){++blacknum;}return _isBanlance(root->_left, banchmark, blacknum) &&_isBanlance(root->_right, banchmark, blacknum);}
bool isBanlance(){if (_root && _root->_col == RED){cout << "根节点不为红" << endl;return false;}Node* cur = _root;int banchmark = 0;while (cur){if (cur->_col == BLACK){banchmark++;}cur = cur->_left;}int blacknum = 0;return _isBanlance(_root, banchmark, blacknum);}

红黑树删除 

删除本篇不做讲解,如有兴趣,参考算法导论。 

红黑树性能分析

 红黑树和AVL树查找效率都为logn,但是红黑树不追求绝对平衡,保证最长路径不超过最短路径的二倍,达到近似平衡,减少了旋转的次数,所以在增删结构中红黑树更优,并且红黑树实现比AVL树简单,因此运用红黑树较多,map和set底层也是采用红黑树实现的。

 

相关内容

热门资讯

电视安卓系统哪个品牌好,哪家品... 你有没有想过,家里的电视是不是该升级换代了呢?现在市面上电视品牌琳琅满目,各种操作系统也是让人眼花缭...
安卓会员管理系统怎么用,提升服... 你有没有想过,手机里那些你爱不释手的APP,背后其实有个强大的会员管理系统在默默支持呢?没错,就是那...
安卓系统软件使用技巧,解锁软件... 你有没有发现,用安卓手机的时候,总有一些小技巧能让你玩得更溜?别小看了这些小细节,它们可是能让你的手...
安卓系统提示音替换 你知道吗?手机里那个时不时响起的提示音,有时候真的能让人心情大好,有时候又让人抓狂不已。今天,就让我...
安卓开机不了系统更新 手机突然开不了机,系统更新还卡在那里,这可真是让人头疼的问题啊!你是不是也遇到了这种情况?别急,今天...
安卓系统中微信视频,安卓系统下... 你有没有发现,现在用手机聊天,视频通话简直成了标配!尤其是咱们安卓系统的小伙伴们,微信视频功能更是用...
安卓系统是服务器,服务器端的智... 你知道吗?在科技的世界里,安卓系统可是个超级明星呢!它不仅仅是个手机操作系统,竟然还能成为服务器的得...
pc电脑安卓系统下载软件,轻松... 你有没有想过,你的PC电脑上安装了安卓系统,是不是瞬间觉得世界都大不一样了呢?没错,就是那种“一机在...
电影院购票系统安卓,便捷观影新... 你有没有想过,在繁忙的生活中,一部好电影就像是一剂强心针,能瞬间让你放松心情?而我今天要和你分享的,...
安卓系统可以写程序? 你有没有想过,安卓系统竟然也能写程序呢?没错,你没听错!这个我们日常使用的智能手机操作系统,竟然有着...
安卓系统架构书籍推荐,权威书籍... 你有没有想过,想要深入了解安卓系统架构,却不知道从何下手?别急,今天我就要给你推荐几本超级实用的书籍...
安卓系统看到的炸弹,技术解析与... 安卓系统看到的炸弹——揭秘手机中的隐形威胁在数字化时代,智能手机已经成为我们生活中不可或缺的一部分。...
鸿蒙系统有安卓文件,畅享多平台... 你知道吗?最近在科技圈里,有个大新闻可是闹得沸沸扬扬的,那就是鸿蒙系统竟然有了安卓文件!是不是觉得有...
宝马安卓车机系统切换,驾驭未来... 你有没有发现,现在的汽车越来越智能了?尤其是那些豪华品牌,比如宝马,它们的内饰里那个大屏幕,简直就像...
p30退回安卓系统 你有没有听说最近P30的用户们都在忙活一件大事?没错,就是他们的手机要退回安卓系统啦!这可不是一个简...
oppoa57安卓原生系统,原... 你有没有发现,最近OPPO A57这款手机在安卓原生系统上的表现真是让人眼前一亮呢?今天,就让我带你...
安卓系统输入法联想,安卓系统输... 你有没有发现,手机上的输入法真的是个神奇的小助手呢?尤其是安卓系统的输入法,简直就是智能生活的点睛之...
怎么进入安卓刷机系统,安卓刷机... 亲爱的手机控们,你是否曾对安卓手机的刷机系统充满好奇?想要解锁手机潜能,体验全新的系统魅力?别急,今...
安卓系统程序有病毒 你知道吗?在这个数字化时代,手机已经成了我们生活中不可或缺的好伙伴。但是,你知道吗?即使是安卓系统,...
奥迪中控安卓系统下载,畅享智能... 你有没有发现,现在汽车的中控系统越来越智能了?尤其是奥迪这种豪华品牌,他们的中控系统简直就是科技与艺...