红黑树python实现~

表咯痴

#!/usr/bin/env python
# -*- coding : utf-8 -*-
4 Q9 }- o$ g$ C: T* p( F' x; N& [
import os
import random
( _# j6 e# R! W; h- q0 @
RED = 0
BLACK = 1

2 k- @" m7 g. ?$ O$ C3 l: d" nclass Vector(object):
3 l4 r0 b  }. H- W  m& e3 g! \    def __init__(self,x=None,y=None):
# a, `; r9 e. x1 `& m        self.x=x
        self.y=y
  @0 o3 u& r( @. M* f/ D0 N- N
class Node(object):
( o: V& e. j  y% i) O        """docstring for Node"""
        def __init__(self,data=None,color=RED,left=None,right=None,parent=None):
) K1 a$ ^/ i: g  K8 x7 a            self.data = data
' }/ \4 K- b/ R' |+ ^2 Z: Z            self.color = color
8 q$ j" C9 F# v- N6 T            self.left = left
            self.right = right
            self.parent = parent

class RBtree(object):
6 v2 G% i# R9 h& @- s' r    def __init__(self):
0 ]8 N; [4 x* j1 _        self.root=None
$ @" G- J. u( Y% ~4 [- q8 b7 D, H+ T        self.size=0

& ]( ]' [1 q7 H9 k# U" U: x    def rb_rotate_left(self,node):
; G- `) x6 D9 P3 ]        right=node.right
% C& V3 K' _9 N9 j! ^% l+ K
        node.right=right.left
5 X4 N& f+ D& ?) |        if node.right is not None:
/ s0 H& j6 g% a. A) m            right.left.parent=node

: r( s% i: r; s3 z' t        right.left=node
/ i" }( Z: t) _        right.parent=node.parent

- `+ c) c+ \6 c8 m5 Z" m' O' d        if right.parent is None:
' i) h, J' c( T4 s  n! ?1 e               
            self.root=right
" D+ y9 F$ r1 O, F1 e, O/ s        else:
' G) f  k; G  C$ {* R! a; r            if node==node.parent.right:
                   node.parent.right=right
$ Q$ w5 x: x: O) _            else:
5 Q. |9 S$ ~$ V6 y+ ~) B  P* ~  k2 k                   node.parent.left=right
        node.parent =right


    def rb_rotate_right(self,node):
        left=node.left
6 O8 A2 U$ Z$ E( f1 c        node.left=left.right
& q7 ~0 y" q% M, v. }; n
        if node.left is not None:
) A, G! l/ V; h; J( I8 {            left.right.parent=node
) Y5 }$ S9 |( k- j: ]! B3 M: b# _& e6 _
9 m; w4 L3 D7 c# }' c) T        left.right=node
- E6 V# y. k; ~        left.parent=node.parent

        if left.parent is None:
/ _( t( g  r2 a: {            self.root=left
        else:
( R' c" N. M6 _  j            if node==node.parent.right:
$ o+ v8 @; }# U/ {/ A                node.parent.right=left
( [7 d( T  U  P: b. ^$ n            else:
$ G+ f3 C6 }0 K2 ^3 ]% t2 e( |                node.parent.left=left
        node.parent=left

    def rb_insert_rebalance(self,node):
        parent=node.parent
        while parent and parent.color==RED:
            gparent = parent.parent
            if parent==gparent.left:
: n% V  a$ U9 A" J3 {4 I: x3 z                uncle=gparent.right
# O; ]+ Q0 p& w                if uncle and uncle.color==RED:
                    uncle.color=BLACK
                    parent.color=BLACK
                    gparent.color=RED
; q) i4 |0 u/ s  Z; n                    node=gparent
0 w9 f; i, G5 ~, D6 r                else:
# N0 g; F! {7 E/ J. o7 \                    if parent.right==node:
  k9 ?3 W/ L& k! ~. l                        self.rb_rotate_left(parent)
                        tmp=parent
0 a3 R5 N" `4 r1 Y                        parent=node
' m# S; X( L/ v                        node=tmp
0 a* u; j; A8 B; k9 }& m                    parent.color=BLACK
) Q# ^1 s* \% |2 Q+ |                    gparent.color=RED
  J6 x; j3 J$ Q$ e3 J  _
                    self.rb_rotate_right(gparent)

                    if uncle:
                        if uncle.right:
) j2 u& h! k2 ]( V1 t                            node=uncle.right
/ Z. w& T3 [. y  |; G4 i( R            else:
9 o8 t+ @: q" ^0 U                uncle=gparent.left
                if uncle and uncle.color==RED:
1 ~* N; Q; I* N% {" C2 _) m; N                    uncle.color=BLACK
                    parent.color=BLACK
; x, s& T, H/ G1 X! Y                    gparent.color=RED
                    node=gparent
3 Y% ?5 o3 s) C                else:
" Q. \5 e1 b) Y; Q8 Z                    if parent.left==node:
/ M1 Q- {. \/ U/ v* P                        self.rb_rotate_right(parent)
                        tmp=parent
                        parent=node
                        node=tmp
* `! N2 X' f6 O. k                    parent.color=BLACK
                    gparent.color=RED
                    self.rb_rotate_left(gparent)

- {: f* j" j( j* N                    if uncle:
                        if uncle.left:
                            node=uncle.left
* G! T' [0 w9 H& f8 s( N$ O            parent=node.parent

) N7 L: l* o6 G
5 \  B6 ~; h4 i) j# t        self.root.color=BLACK
" x% r+ P2 g: m2 Y  h: ?  n7 h        
/ \; t5 {" _# O" B   
    def rb_search_auxiliary(self,node):
* f! y7 O1 `* b, |$ t. f: T( J+ z        tmp=self.root
        parent=None
% p, r7 I! e% h$ I# K! Q% W        while tmp is not None:
6 z: N. e* }9 r5 W$ j            parent=tmp
            cmp=self.cmp(node,tmp)
            if cmp<0:
5 G; V& S+ t  r, m( {8 g% `                tmp=tmp.left
            else:
                if cmp>0:
. J3 I1 A; k1 h1 J+ [' A: U4 j                    tmp=tmp.right
                else:
                    return tmp,parent

! c& A3 p8 H9 R: U6 `9 \& M        return None,parent
# s: O) p5 X$ W$ c5 ~, t. ^7 K* Z
    def rb_insert(self,data):
; Y  b2 h! U2 f2 w/ X- B        tmp=None
- ?/ G2 C% M, q' D1 t3 H* g& i" F        node=Node(data)
        tmp,parent=self.rb_search_auxiliary(node)
& W- M1 v. r6 j8 Z5 F
. W0 e/ q2 A  c0 K# ?3 U        if tmp is not None:
  }0 X) e6 p: ^: i, G2 x0 @# t            return
7 z. W: j2 [) X4 E
5 ?6 K, a4 @+ m2 F$ D        node.parent =parent
        node.left=node.right=None
        node.color=RED

$ V3 ?! w- p3 f4 ~' [* s1 V) x, E$ a        if parent is not None:
; `4 {4 N  _9 E. t' K- E6 a
7 h" `- J! N: {' q( a            if self.cmp(parent,node)>0:
                parent.left=node
            else:
                parent.right=node
        else:
            self.root=node
        return self.rb_insert_rebalance(node)

: L- k: B8 K/ c    def rb_erase_rebalance(self,node,parent):
. v; {+ u2 ^0 G1 R" c& X+ g        while((node is None or node.color==BLACK)and node !=self.root):
0 p# c* R1 a, i+ L0 P1 R1 v$ X6 \            if parent.left==node:
) D, e7 ?0 [, z. P' j5 j; V                other=parent.right
. M/ `& m9 f; n, V                if other.color==RED:
3 O- ^  s/ P4 j* j) }: z- n. B                    other.color=BALCK
                    parent.color=RED
                    self.rb_rotate_left(parent)
                    other=parent.right
                if (other.left is None or other.left.color==BLACK) and (other.right is None or other.right.color ==BLACK):
5 q; v6 v5 b5 W( L  z; ~                    other.color=RED
3 Q  D- r! C* x% X                    node=parent
0 M4 p) ]" k* H! G* d4 _                    parent=node.parent
                else:
% A. R/ W+ S' T' a, j' q                    if other.right is None or other.right.color==BLACK:

5 p- l' O7 p9 R                        if other.left is not None:
' a  @! _& j7 h  Q2 l                            other.left.color=BLACK
                        other.color=RED
- P3 K" H6 J4 |- A$ s                        self.rb_rotate_right(other)
+ _. \7 L; J/ r( Z9 `! E8 f; W0 u                        other=parent.right
7 B# w" D/ G9 P9 v9 x" X
7 h- b' O4 W- u* l: v! H; E% h! L) e0 D                    other.color=parent.color
                    parent.color=BLACK
                    if other.right is not None:
                        other.right.color=BLACK
7 Y' U5 w1 O  n6 b. v9 @                    self.rb_rotate_left(parent)
( l: P1 R8 w; A& m                    node=self.root
                    break
& ^8 O; b, W) l1 Y  {            else:
                other=parent.left
1 T3 u% i- U0 s! u                if other.color==RED:
' P, X* h  H: o( y8 m' f                    other.color=BLACK
; k* T. \* ~) M                    parent.color=RED
: r$ |# v8 V* i. x& Q                    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):
                    other.color=RED
                    node=parent
                    parent=node.parent
                else:
                    if other.left is None or other.left.color==BLACK:
! d$ o5 J% _+ z                        if other.right is not None:
% _5 {8 V! d" H6 u0 f5 Z                            other.right.color=BLACK
' O$ n! c6 W" Y' t' J" M
. [+ a5 ~2 N* _0 j                        other.color=RED
2 F0 v" X, f6 F1 |) x: M                        self.rb_rotate_left(other)
; h: _/ F! Y3 Y0 [                        other=parent.left

$ Q$ ?" ~1 l5 y& b6 C- v; V0 S                    other.color=parent.color
                    parent.color=BLACK

! L2 l- C6 D: {. P0 [8 [                    if other.left is not None:
( s' I) _  p' D% ^  a                        other.left.color=BLACK

% t8 n, J# i7 [6 ~9 |3 v5 k4 z                    self.rb_rotate_right(parent)
                    node=self.root
                    break
# P0 N1 O' W% a9 s8 ]/ M


        if node is not None:
; T: y( Y" Q7 N            node.color=BLACK   
8 o: L: s* U4 D+ C% W0 |
    def rb_erase(self,data):
        tmp_node=Node(data)
        node,parent = self.rb_search_auxiliary(tmp_node)
0 m$ ~* j/ q2 l6 u7 c0 G' I        if node is None:
& H& c9 ?0 j% o1 Y  _+ M0 h4 d; L            print "data is not exist."
7 y, ?1 t: q8 \; ^5 x            return
6 c+ {) h% {) W* d4 l        
        old =node
- g9 `& a: }' m( h$ |9 B        if node.left and node.right:
            node=node.right

            left=node.left
9 @. ?1 C, l' l            while left is not None:
7 i* s9 g* u; g, V: ?                node =left
                left=node.left

$ `' ^0 _" @' C2 h5 @4 m3 W4 Y+ ?            child=node.right
9 y9 D* f- Z7 H& P, {            parent=node.parent
  y7 g6 O/ O$ P1 {: a( H& N            color=node.color
) V5 V' g/ y0 J" K4 H# G, P
            if child:
                child.parent=parent
7 |5 l$ K; B* k+ A& m* T5 x4 w5 n            if parent:
                if parent.left==node:
                    parent.left=child
                else:
: d* K. P& e6 o* v0 E+ E( U! M                    parent.right=child
  ]. ~1 ]  W$ n3 m
7 L, r/ {& }) g5 N3 p) s" h+ r2 U            else:
                self.root=child

            if node.parent==old:
, W$ `2 ^2 [1 n' X8 v) Y7 a/ H                parent=node
0 }3 E9 K, f8 G9 ?+ O  P) g            node.parent=old.parent
& ]) n8 G: w, Q" k; i* [. e            node.color=old.color
            node.right=old.right
% R- h- F" G/ V: `            node.left=old.left
7 [' p+ F/ w) u) G, F* Q$ x$ T" M
            if old.parent:
% Y. l2 a4 W$ J# W                if old.parent.left==old:
; |/ L5 I; i9 I( Y0 E; s                     old.parent.left=node
: g9 m8 a; B0 K+ l9 d( `0 V% J7 X                else:
                     old.parent.right=node
            else:
                self.root=node
- R* u0 y" a$ B
            old.left.parent=node
6 |% R  U; {0 b1 T5 B            if old.right:
+ O# j% y6 T4 D+ f                old.right.parent=node
5 v; a. B9 ]8 ]8 Z
        else:
            if node.left is None:
                child =node.right
; h- Y, f: v- @; G0 B$ O. w            else:
                if node.left is not None:
                    child=node.left
1 [* T0 p; N* \* G. \2 P                else:
                    child=None
            parent=node.parent
% ^8 [) n5 E7 d( k  j            color=node.color
; R$ T9 M4 F1 j) G, l$ r! L+ T            if child:
                child.parent=parent
            if parent:
                if parent.left==node:
8 N2 ~5 W' E+ [6 ~/ c, Y& g                    parent.left=child
                else:
4 N( B2 B4 Y7 V- t8 d                    parent.right=child
            else:
                self.root=child
+ d* z! b; s) u! v3 r/ N- x
  v0 z2 r# z) U, t( L( X        if color==BLACK:
  V( X" f, N. X4 X* l
& G7 x8 E3 _3 r: R! t7 ~/ S  t            self.rb_erase_rebalance(child,parent)
6 w! `2 l5 e& r: ?

    def rb_travelse(self,node):
         if node is not None:
$ j( f" J& L4 {+ O( L0 ?, e* k. b             print str(node.data)+'\t'+str(node.color)
             self.rb_travelse(node.left)
             if node.parent:
8 B) c8 `/ P, _( Z) M) i1 u                 if node.parent.color==0 and node.color==0:
                     print "error"
' D$ Q- d3 R( X$ s% o                     return
             self.rb_travelse(node.right)
: O  y7 q  C7 y$ H0 [2 b4 v# I             if node.parent:
: _4 y, K9 {) e% ?8 O; ^7 l; ?                 if node.parent.color==0 and node.color==0:
                     print "error"
                     return
. o- r" C2 G* V( ?9 e2 r4 j5 K
% a7 W& L* J; q- |, u6 y         return
! `! O1 X% K# ]) g) k& z               
0 h, _4 s, u: s5 E     
" V# p3 m6 ]% p' O    def cmp(self,node1,node2):
" j" |  c/ ~2 G+ [) x* E        if node1.data>node2.data :
            return 1
        if node1.data==node2.data :
! E( e6 b- ?& d            return 0
+ W" i0 U( R7 O3 R        if node1.data<node2.data:
            return -1
/ q8 u# g; f# t4 g) I
if __name__=="__main__":
    print "main"
    data=[28,6,39,78,6,43,61,56,71,38]
    #for i in range(10):
    #    rand_num = random.randint(0, 100)
, Q' n! s) p& l# h' ?2 E    #    data.append(rand_num)
5 E& l. b" r" v  }, _2 d    #print data
- c) s, A2 }3 X. u0 _! ^    t=RBtree()

) m* C- ~$ q% G* y4 g
5 g4 k7 t5 j1 {( C# S% p    for i in range(10):
8 Y2 G- O4 V" b$ |4 L; ~/ U) X        t.rb_insert(data[i])


    t.rb_travelse(t.root)
/ i& `' k! j( `' X
    print "---------------------------------"
    t.rb_erase(data[7])
% ^- N& w. c$ Q- U        
, s8 P% }4 w- [( d+ ^; S    t.rb_travelse(t.root)
+ A* _5 Z8 f' ]% m0 q; M, R
( P" C* c6 b1 S+ ~

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