紅黑樹實現

2021-07-27 00:10:10 字數 2585 閱讀 3425

紅黑樹:

是一棵二叉搜尋樹,它在每個節點上增加了乙個儲存位來表示節點的顏色,可以是red或black。通過對任何一條從根到葉子簡單路徑上的

顏色來約束,紅黑樹保證最長路徑不超過最短路徑的兩倍,因而近似於平衡(由於性質中紅色節點不連續,最短路徑可為全是連續黑結點,最長路徑則由於紅節點不連續,則每間隔乙個黑的插入乙個紅的節點,所以最長路徑為兩倍)

。它主要滿足以下幾個性質:

1. 每個節點,不是紅色就是黑色的;

2. 根節點是黑色的;

3. 如果乙個節點是紅色的,則它的兩個子節點是黑色的;

4. 對每個節點,從該節點到其所有後代葉節點的簡單路徑上,均包含相同數目的黑色節點。

在這裡主要實現紅黑樹的插入:插入時要滿足紅黑樹的性質,方便下保證黑節點個數不變情況,只能插入紅節點,然後則只需考慮是否紅節點連續這一種情況,若連續,則進行調整。

插入紅節點主要調整情況如下:

ps:cur為當前節點,p為父節點,g為祖父節點,u為叔叔節點

1.第一種情況cur為紅,p為紅,g為黑,u

存在且為紅

則將p,u改為黑,g改為紅,然後把g當成cur,繼續向上調整。

2.第二種情況(單旋)

cur為紅,p為紅,g為黑,u

不存在/u為黑

p為g的左孩子,

cur為

p的左孩子,則進行右單旋轉;相反,p為g

的右孩子,

cur為

p的右孩子,則進行左單旋轉p、g變色--p變黑,g變紅

3.第三種情況(雙旋)

cur為紅,p為紅,g為黑,u

不存在/u為黑

p為g的左孩子,

cur為

p的右孩子,則針對p做左單旋轉;相反,p為g

的右孩子,

cur為

p的左孩子,則針對p做右單旋轉則轉換成了情況2

其中還有兩種情況及樹為空或父節點為黑色則直接插入或不處理無影響。

**實現:並實現功能測試是否為紅黑樹**isbalance()

enum colour

;templatestruct rbtreenode

};templateclass rbtree

bool insret(const k& key,const v& value)

//不為空找插入位置

node* cur=_root;

node* parent=null;

while(cur)

//找到插入位置插入新結點

cur=new node(key,value);

if(parent->_key>key)

else

//若父節點存在且為紅色

while(parent&&parent->_col==red)

//2、3.叔叔結點不存在或叔叔結點為黑色時

else

rotater(grandfather);

grandfather->_col=red;

parent->_col=black;

break;}}

else

//2、3.叔叔結點不存在或叔叔結點為黑色時

else

rotatel(grandfather);

grandfather->_col=red;

parent->_col=black;

break;}}

} _root->_col=black;

return true;

} bool isbalance()//判斷是否為紅黑樹

size_t num=0;

return cheakcolour(_root)&&cheakblacknum(_root,k,num);

} void inorder()

//檢測各路徑黑色節點個數是否相等

bool cheakblacknum(node* root,size_t k,size_t num)

void _inorder(node* root)

void _destroy(node* root)

private:

void rotatel(node* parent)

else

}void rotater(node* parent)

else

}private:

node* _root;

};

測試**:

#include #include #include "rbtree.h"

using namespace std;

void testrbtree()

; //int arr=;

for(int i=0;i

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