红黑树python实现~

表咯痴

#!/usr/bin/env python
  V2 q% C, ~5 r& _# -*- coding : utf-8 -*-
8 z' g6 q" W$ @$ t0 _6 C, b
/ S2 d$ w0 N& C6 a+ vimport os
import random
- x$ e9 r. o( }" |
/ z4 Q* i- m" k  K% ?% X' i- |RED = 0
& @, L* s6 L3 b, `BLACK = 1
# W7 K+ s- @" w
class Vector(object):
/ I' Y" _' Z$ V$ K0 U3 P    def __init__(self,x=None,y=None):
0 d: C7 K8 X8 b, ], g        self.x=x
2 U5 r1 T+ D9 f! e6 F# {        self.y=y

class Node(object):
        """docstring for Node"""
        def __init__(self,data=None,color=RED,left=None,right=None,parent=None):
9 s! R, j3 }8 Q: Q* D/ k% C            self.data = data
            self.color = color
7 I/ q. J' _; ^% y4 G. ^9 i            self.left = left
0 P+ Q8 `& ~  V9 |: r0 F- w% p' N7 A            self.right = right
            self.parent = parent
6 W' G& Q% L+ C4 _
class RBtree(object):
    def __init__(self):
        self.root=None
        self.size=0
1 J0 v' x0 D* N9 Y; k2 z
+ o6 R7 |6 o+ M; v    def rb_rotate_left(self,node):
! S0 V- K4 q3 Z8 u        right=node.right
5 o1 w) L; s8 a8 u7 T
7 t& G# @/ E+ B/ C' r7 e" m        node.right=right.left
        if node.right is not None:
( y. X' u( f. }. b            right.left.parent=node

" E1 `! Y0 m! K8 _; M7 @        right.left=node
4 Z# P' {1 X% K: L. M4 C$ m5 h        right.parent=node.parent
" E4 W9 r, s) X8 M4 O
! j0 Y; O9 Q' X3 Y$ o5 I        if right.parent is None:
, h* r) ^( r- F1 k0 x! f8 m               
            self.root=right
- b! V8 _4 B) [/ E        else:
, z2 F9 l/ R1 B) v, Z8 @            if node==node.parent.right:
                   node.parent.right=right
8 V; Z+ e/ b' ^* M: ^3 ?5 m7 I            else:
                   node.parent.left=right
9 i: k% W" _4 \5 |5 d        node.parent =right
# h- \( {+ |& c/ Q5 X

& B% p$ ^+ E2 H7 U    def rb_rotate_right(self,node):
+ e  c7 V, R/ x3 {/ ?. n        left=node.left
9 }! k4 t& |0 }( @7 T, F        node.left=left.right

        if node.left is not None:
            left.right.parent=node

7 \, \1 y4 w3 A6 ~        left.right=node
. D3 v6 d6 C1 [# e' {        left.parent=node.parent
: i4 a  ]* t3 @# {
        if left.parent is None:
            self.root=left
, }! H4 A. \# _" P* N0 `        else:
            if node==node.parent.right:
                node.parent.right=left
            else:
                node.parent.left=left
        node.parent=left

: E2 F; F% g0 w- c8 O' G    def rb_insert_rebalance(self,node):
        parent=node.parent
        while parent and parent.color==RED:
            gparent = parent.parent
( [; \5 P' N5 A+ `# p! x$ `            if parent==gparent.left:
9 N' s( f! T1 r                uncle=gparent.right
9 c; Q) _" ]" `6 \                if uncle and uncle.color==RED:
4 [0 \5 u% j# M- y' r                    uncle.color=BLACK
                    parent.color=BLACK
; D% l1 [: ~, ^5 y* n                    gparent.color=RED
                    node=gparent
                else:
                    if parent.right==node:
                        self.rb_rotate_left(parent)
( o7 a  z. t0 u' T                        tmp=parent
                        parent=node
" C, d  C: |# w2 \9 W2 q$ a" m                        node=tmp
                    parent.color=BLACK
# o5 s5 I5 e+ Q                    gparent.color=RED
1 [1 ~5 g! a/ C5 N) }( h
. q4 [, q! Q7 L  ]' I+ l                    self.rb_rotate_right(gparent)

                    if uncle:
# ]" D; x; K2 }0 `9 d                        if uncle.right:
; n7 w  _) k$ v                            node=uncle.right
, a% o5 ^. k" H; H            else:
                uncle=gparent.left
                if uncle and uncle.color==RED:
                    uncle.color=BLACK
* {2 N( p/ s1 A0 q                    parent.color=BLACK
                    gparent.color=RED
                    node=gparent
                else:
                    if parent.left==node:
4 \' L/ M% \7 w# I5 v- W                        self.rb_rotate_right(parent)
9 `# U: O+ C0 R) E7 ]: l7 W                        tmp=parent
                        parent=node
                        node=tmp
4 S! W, _) j$ ~3 f+ J6 k                    parent.color=BLACK
- g1 p5 y3 a& r3 U) B2 \. X                    gparent.color=RED
. V" u& R" d8 _' j( c9 V                    self.rb_rotate_left(gparent)

                    if uncle:
4 F% y. `" ?  f$ e6 r" C                        if uncle.left:
8 D+ \3 n0 E' @0 z& W) b# Y2 p3 P8 e9 a                            node=uncle.left
5 T- `, R3 X( _: L/ X8 t/ V            parent=node.parent
8 j  L: \1 {' P# H

9 h4 }( d3 {( _/ v( o        self.root.color=BLACK
        
. |$ z- F* u  [$ B: p0 V) ~   
    def rb_search_auxiliary(self,node):
        tmp=self.root
) v7 G5 u( l' p$ `3 E* W' v        parent=None
2 y. L; E! Y2 n2 K" i$ `$ M. F0 J        while tmp is not None:
8 Q) c. W6 r6 d5 w, [8 D            parent=tmp
            cmp=self.cmp(node,tmp)
            if cmp<0:
% X" |9 a# Y7 T                tmp=tmp.left
9 @" d7 k+ r, w            else:
( j" a( S9 U& A- G' C& Q                if cmp>0:
                    tmp=tmp.right
                else:
8 K* q, m% H5 N  G                    return tmp,parent

8 X+ E1 d8 j6 F& P: v, U* j0 F        return None,parent

( V/ f# ]+ P  J0 p! E    def rb_insert(self,data):
        tmp=None
        node=Node(data)
        tmp,parent=self.rb_search_auxiliary(node)

* S( A# C/ o; w' I3 h        if tmp is not None:
3 E1 o; \7 G0 c* p* [) D/ I            return

; n7 |7 g2 l% ^0 I: S4 x! A! L5 O& A        node.parent =parent
        node.left=node.right=None
        node.color=RED

        if parent is not None:
0 Q/ G' j( v! i; m
) J; V; ~% ], O7 u6 x            if self.cmp(parent,node)>0:
                parent.left=node
6 i/ y6 k9 }3 t! Y            else:
- \7 {0 R3 Y) X% K7 `$ ~, W& u6 I                parent.right=node
& J1 n2 H' R! c3 d( c        else:
            self.root=node
        return self.rb_insert_rebalance(node)

) N1 Y; ~6 L. L# }    def rb_erase_rebalance(self,node,parent):
$ E1 _1 f! F  Z6 c        while((node is None or node.color==BLACK)and node !=self.root):
            if parent.left==node:
$ t8 I3 L/ e3 S' B3 s3 p                other=parent.right
2 P& [, c/ k  g1 M1 u                if other.color==RED:
                    other.color=BALCK
! M. w9 i! j/ P                    parent.color=RED
                    self.rb_rotate_left(parent)
  z& A8 r1 h; |# A; u                    other=parent.right
                if (other.left is None or other.left.color==BLACK) and (other.right is None or other.right.color ==BLACK):
& @5 ~$ o8 C$ P  h                    other.color=RED
) R& o6 H4 j1 j0 T                    node=parent
$ Y& q" _9 x( Y* H5 T; N/ R                    parent=node.parent
                else:
                    if other.right is None or other.right.color==BLACK:

                        if other.left is not None:
1 e) M3 H; B" G  ?7 f                            other.left.color=BLACK
                        other.color=RED
                        self.rb_rotate_right(other)
6 `( y" X: |4 W) B                        other=parent.right

' @/ [# P) j* Q* T' G: m! k2 U                    other.color=parent.color
                    parent.color=BLACK
                    if other.right is not None:
4 v* ^) o' U4 @+ ], C  ]                        other.right.color=BLACK
                    self.rb_rotate_left(parent)
                    node=self.root
                    break
( `/ ^' m" T4 L            else:
* k; o5 \* Q6 A3 {; ~0 T3 {                other=parent.left
                if other.color==RED:
+ J- e) x. R* L9 p3 E                    other.color=BLACK
                    parent.color=RED
                    self.rb_rotate_right(parent)
                    other=parent.left
                if (other.left is None or other.left.color==BLACK) and (other.right is None or other.right.color==BLACK):
5 t; L! r& G# A- q8 g* |3 \6 j                    other.color=RED
. n# a+ }. Q3 M( S# f                    node=parent
+ v9 W2 J. b2 ~' j6 \; l                    parent=node.parent
                else:
+ n$ s6 T" {" X& ~2 X7 q# i                    if other.left is None or other.left.color==BLACK:
                        if other.right is not None:
                            other.right.color=BLACK

                        other.color=RED
                        self.rb_rotate_left(other)
                        other=parent.left

8 ]( ]( z9 Y) Z8 @                    other.color=parent.color
/ ^2 D- u- S0 s) s; H0 x                    parent.color=BLACK

7 h# s, l+ S7 _. ^% D) Y3 E6 i/ U$ C                    if other.left is not None:
! H+ ], V+ Y+ ^, h                        other.left.color=BLACK
5 \- C: m4 f$ i0 i) x
                    self.rb_rotate_right(parent)
( y+ O6 O6 h! ?: E                    node=self.root
) C) }( W) S7 b2 [1 P. z3 T                    break

% e. `6 h& {0 p

4 w- {3 i7 I6 _5 A        if node is not None:
            node.color=BLACK   

, b; j9 c$ V, n7 r$ f' q* J4 \  _    def rb_erase(self,data):
: _& R1 ]: B+ d8 l$ {% W- I* P        tmp_node=Node(data)
5 N5 p7 x* a: @7 x0 u3 o& y        node,parent = self.rb_search_auxiliary(tmp_node)
        if node is None:
! v) N$ ?, f( R) q- i1 Y& v            print "data is not exist."
            return
        
- d- i4 C/ _% {4 r        old =node
  {  H8 v7 h5 ^- r$ T! W' D; Y& k        if node.left and node.right:
$ z9 H' |9 e1 ~1 O7 T            node=node.right

            left=node.left
) J3 e! w# Y6 e& p7 n! t            while left is not None:
                node =left
                left=node.left

/ O& f) w3 s  y  ?; L4 [4 P            child=node.right
            parent=node.parent
' K* n* |/ M% i7 h) f: R            color=node.color
& K6 {/ c9 m* ~4 r/ B
            if child:
) [4 z" u; b( S' j) K* q8 D                child.parent=parent
            if parent:
                if parent.left==node:
                    parent.left=child
4 I/ l- S1 I; L2 ~( c3 i+ x                else:
                    parent.right=child
/ N+ b: P. R2 Y& H9 B: ?6 ]
            else:
" f4 M: D$ o& v/ b1 F" _                self.root=child
7 B$ D, e& z" m& l
            if node.parent==old:
/ X3 v: J7 q8 `- C5 [                parent=node
            node.parent=old.parent
+ I& ~4 i& K8 T: e4 x- h( `            node.color=old.color
9 n* q* z+ I1 ?1 L: j$ V            node.right=old.right
) d- J$ I( B: B8 |, z4 o6 f/ m' L            node.left=old.left

; F7 P1 v! Q5 h$ ^$ L. @            if old.parent:
                if old.parent.left==old:
2 h: f2 C3 G' z# ]( q0 z. B                     old.parent.left=node
                else:
  M, @; V8 @, x, I) |8 l( m                     old.parent.right=node
            else:
, l$ M4 u6 @' P  y6 {9 A" ^9 p: E                self.root=node
& U; U: g1 k: [% x
( M# F6 \0 ^( S6 N; o            old.left.parent=node
            if old.right:
                old.right.parent=node

        else:
            if node.left is None:
, g( A1 M" a$ i/ }2 B+ D                child =node.right
! h  Y# C* w( r& z2 c4 Z            else:
                if node.left is not None:
& E1 E3 r, G: O* G, v( Y; w# w                    child=node.left
7 D% E* m% P/ J2 W3 o# j) K                else:
                    child=None
& y. G8 P# e2 e9 Z6 E8 |            parent=node.parent
# e3 {1 u# y$ D/ M* S            color=node.color
' Z: n$ c% P1 A            if child:
                child.parent=parent
* s2 l7 x, s% C2 x- U$ I            if parent:
                if parent.left==node:
                    parent.left=child
( M9 X* S) T% h( S9 k0 ]: l                else:
0 T" d- e0 }2 T6 A3 `3 j( F4 r' x                    parent.right=child
            else:
                self.root=child
# ^# r5 d7 I. J* K  t# C/ [# c/ h
6 r% X" d  Q7 @8 O! \        if color==BLACK:
) O. m# `5 u* E+ u7 b' G
' I; K; U( O% l6 `8 k( L            self.rb_erase_rebalance(child,parent)


    def rb_travelse(self,node):
: j3 {: X) Z# w" J% U2 e         if node is not None:
* B! A7 w% A7 E% T             print str(node.data)+'\t'+str(node.color)
             self.rb_travelse(node.left)
             if node.parent:
' Q1 ]/ |8 U& @                 if node.parent.color==0 and node.color==0:
/ O2 L8 g+ ~; u1 g4 Q. P                     print "error"
                     return
             self.rb_travelse(node.right)
             if node.parent:
; n$ k; ^) w5 e8 l) [9 o, @6 y                 if node.parent.color==0 and node.color==0:
                     print "error"
                     return
$ V- `. H! c1 R& w
* ?% d. A0 M) D2 d2 {  O/ T1 ^         return
; h* B- _' E; r1 a$ Y               
1 W  w' U1 O3 @+ I# C; Z% y, h     
4 N+ e) J1 p  Q4 D7 l8 ]5 k    def cmp(self,node1,node2):
        if node1.data>node2.data :
            return 1
$ E2 `0 j' X. L7 m        if node1.data==node2.data :
$ V0 `1 O  P. i% ?6 @            return 0
; B+ g: j& t$ J. g        if node1.data<node2.data:
            return -1
  h/ i- i* D! C" _8 d
+ f+ w/ x1 ~% k- R. o, xif __name__=="__main__":
4 j  y  q8 M5 P# Y/ ]. d    print "main"
    data=[28,6,39,78,6,43,61,56,71,38]
! v3 U# i0 e5 x$ F/ r, T; K6 |+ @    #for i in range(10):
+ z: ?, X2 W& T) e3 Y  n3 @4 t$ p    #    rand_num = random.randint(0, 100)
3 ^! V( F5 `5 x; h    #    data.append(rand_num)
    #print data
; q; S+ D% g: y- j    t=RBtree()

1 z; R3 [, B; H: J" k( o/ X. V
    for i in range(10):
) {) L- l( o, ^; p: }        t.rb_insert(data[i])


    t.rb_travelse(t.root)
/ `! W. o3 ?. |+ H
' Z( r+ v' ~: q/ x6 Z    print "---------------------------------"
    t.rb_erase(data[7])
5 ~* k' h! `4 u        
    t.rb_travelse(t.root)
2 i0 w% @! T( Q

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