红黑树python实现~

表咯痴

#!/usr/bin/env python
; _+ z, U  z4 Q7 S  l9 n. h3 j# -*- coding : utf-8 -*-

0 {2 ?( s/ g9 b& b& }  jimport os
import random

! i5 }8 c7 Z9 j' Y' j+ E5 sRED = 0
# {5 O) g- s) YBLACK = 1
$ G7 {7 Q7 D  B% X6 j
9 z; z8 N2 m$ w- Vclass Vector(object):
    def __init__(self,x=None,y=None):
- q  A+ K- C: d! w/ d, k, J. n        self.x=x
        self.y=y

class Node(object):
) l2 r1 k2 \3 E$ X1 d9 _( L        """docstring for Node"""
        def __init__(self,data=None,color=RED,left=None,right=None,parent=None):
* y' d" t8 `  N  l3 V            self.data = data
! V- k0 j$ @$ o! u7 `            self.color = color
            self.left = left
' F0 M0 [8 \, t            self.right = right
            self.parent = parent
- ?* e: n! \1 Q) L8 S( W9 j7 n; p
class RBtree(object):
    def __init__(self):
: e# h3 X, \% y& G+ U) d        self.root=None
        self.size=0
2 b1 a2 Z* C' m! O& Y) Y2 Y3 \+ t
    def rb_rotate_left(self,node):
+ z7 z% l2 R- `! w; {& b        right=node.right

) b! ?8 X. Q7 F  e0 c" [  `        node.right=right.left
  q/ {$ \& S" p% t2 A% h9 Q        if node.right is not None:
            right.left.parent=node

        right.left=node
3 b( Q+ E( c. }: H# D5 S" x        right.parent=node.parent

. v8 J' S/ v3 W- z, P        if right.parent is None:
               
            self.root=right
        else:
7 c) ^* ?% J3 S% ~, q' O            if node==node.parent.right:
                   node.parent.right=right
            else:
/ d; r6 ?; A" E7 J  c  h2 r                   node.parent.left=right
( A' }4 H3 B1 H        node.parent =right
7 Y# L# }. i( K2 e
4 s% Q4 a# i; m+ c& n( g5 N1 E' C4 [
# c! f& @* E7 V9 h: D* l$ b. p  z    def rb_rotate_right(self,node):
; a0 B: l" E4 N0 G% N* j3 O" U        left=node.left
        node.left=left.right

$ W0 G: l9 x1 C* Z+ p5 U        if node.left is not None:
' z- b5 w* I) y$ J9 @            left.right.parent=node
) ~* K9 O- v7 j
+ R0 L5 A5 ?& y        left.right=node
        left.parent=node.parent
- S( Y; m% [! c/ [
1 V' h" w1 `& B0 j0 G        if left.parent is None:
" x; H$ C3 o( i) I. C* j            self.root=left
        else:
# @9 b# \0 b+ ?8 i3 \            if node==node.parent.right:
                node.parent.right=left
            else:
  k% e4 X0 M3 K$ K' t& X                node.parent.left=left
! p: T$ l3 y' r        node.parent=left
) X2 l* }, I1 |% D1 N* k
+ k: i9 R! Y/ K# D3 q    def rb_insert_rebalance(self,node):
6 C: y# H6 `$ t; u( O/ e        parent=node.parent
5 }7 [8 _% N$ w        while parent and parent.color==RED:
            gparent = parent.parent
            if parent==gparent.left:
& t9 `8 N  b# y9 n                uncle=gparent.right
                if uncle and uncle.color==RED:
4 ~/ X  w" g  o* r& q+ v4 Y                    uncle.color=BLACK
, A. t1 j+ q! p: i/ B8 G                    parent.color=BLACK
4 N; b% `- J7 r6 v, `                    gparent.color=RED
$ p% f' g1 X) X8 d                    node=gparent
) K2 C! G' B- `5 ^* |8 B/ H$ g                else:
                    if parent.right==node:
0 ^' q! D7 r) X$ p                        self.rb_rotate_left(parent)
                        tmp=parent
                        parent=node
                        node=tmp
% m( ]. p. t: R' v/ k) k                    parent.color=BLACK
' w  r. U; p0 S2 p0 s- f$ A: l                    gparent.color=RED
- ?$ O4 u0 f  [
                    self.rb_rotate_right(gparent)
  ]4 F* R9 ^8 F5 H# E: ?" Y7 G
1 E- K7 I) r) ]0 F! _( \3 c                    if uncle:
                        if uncle.right:
                            node=uncle.right
            else:
                uncle=gparent.left
                if uncle and uncle.color==RED:
                    uncle.color=BLACK
7 ?# h+ e( x% K                    parent.color=BLACK
                    gparent.color=RED
                    node=gparent
, C; N; b- B% ]# q  f3 U; O                else:
- m5 Q/ \3 j% d% d2 g- c" U                    if parent.left==node:
0 d) K( O7 ?9 w4 Z                        self.rb_rotate_right(parent)
                        tmp=parent
                        parent=node
7 ]6 W  O! f7 N" ~$ X                        node=tmp
8 h0 {/ c! h1 p" P                    parent.color=BLACK
                    gparent.color=RED
2 H8 d/ E( x6 ?1 W( N2 x* h                    self.rb_rotate_left(gparent)
% Q4 T8 I. D/ J5 A
                    if uncle:
                        if uncle.left:
                            node=uncle.left
            parent=node.parent


        self.root.color=BLACK
: c/ O1 w) M3 q9 r" J        
   
    def rb_search_auxiliary(self,node):
/ p; t$ ?, M. m( u        tmp=self.root
        parent=None
5 G3 h, T8 m! t        while tmp is not None:
            parent=tmp
, c$ e$ S" |8 ?( Y0 \/ a- k+ S) I2 {            cmp=self.cmp(node,tmp)
            if cmp<0:
                tmp=tmp.left
3 m  ?- t4 w- m& x* t  [            else:
                if cmp>0:
/ b9 D: T0 J$ d+ P9 P                    tmp=tmp.right
( Z2 x; h- A  j$ J/ {/ n                else:
5 A2 P1 a0 P% l' `( m                    return tmp,parent

        return None,parent

" ?7 n3 b2 h8 D8 J' Z) ?/ A5 S    def rb_insert(self,data):
        tmp=None
$ G6 m  @2 C3 |! i        node=Node(data)
        tmp,parent=self.rb_search_auxiliary(node)

) E  \, k3 B. \; D! ~( W0 J        if tmp is not None:
            return
7 O! Q" o# O- L1 v9 ]- t  V
6 Q9 a$ N- {. M7 Z        node.parent =parent
8 H: ~6 `! A) Q) R) z        node.left=node.right=None
, q+ h7 g3 t3 k* {, T        node.color=RED

        if parent is not None:

! U! \; I, {$ @+ d9 N! b3 c            if self.cmp(parent,node)>0:
                parent.left=node
            else:
3 r# {* S) K, r! |# w! v1 d                parent.right=node
7 [! V3 Y' k% |# i& ^        else:
            self.root=node
        return self.rb_insert_rebalance(node)
2 O2 a) {5 m* s8 j; I" M# g+ I
    def rb_erase_rebalance(self,node,parent):
        while((node is None or node.color==BLACK)and node !=self.root):
* Q: e! i. n, ~% j( \            if parent.left==node:
% a6 }! U- B3 m8 I- h0 s; u9 l                other=parent.right
( w6 B, ~. s3 T" j$ o                if other.color==RED:
  O! [1 F# l- s6 n* G2 R3 H                    other.color=BALCK
                    parent.color=RED
                    self.rb_rotate_left(parent)
3 O& s3 H9 x' c) ]: B, k                    other=parent.right
# P8 O) h- H* P! ^' E+ r                if (other.left is None or other.left.color==BLACK) and (other.right is None or other.right.color ==BLACK):
( x  w6 |- o* p2 e/ Q                    other.color=RED
" C; F0 Z0 H) o- q  I                    node=parent
! u) k# t1 i# H1 p* G3 I4 D4 W" [                    parent=node.parent
2 z3 a3 u3 B3 i                else:
# y' c* C, H/ Q                    if other.right is None or other.right.color==BLACK:
' B5 |7 i3 y- p% F, f& u
                        if other.left is not None:
                            other.left.color=BLACK
                        other.color=RED
                        self.rb_rotate_right(other)
                        other=parent.right

                    other.color=parent.color
; a+ V, E. p; V2 g4 R. e# [                    parent.color=BLACK
                    if other.right is not None:
                        other.right.color=BLACK
                    self.rb_rotate_left(parent)
                    node=self.root
* H+ T3 F& n$ g3 b                    break
. h+ ^% U" c  ^* {            else:
/ P* ?' p* L+ Z5 W$ l& B# _' K- \                other=parent.left
                if other.color==RED:
0 D' B) _% F% ]' ~- `- {5 d                    other.color=BLACK
$ D; _9 A/ y2 B8 u/ d9 n                    parent.color=RED
0 ?8 Y; p/ H6 i4 f                    self.rb_rotate_right(parent)
                    other=parent.left
8 I5 Q. D" T/ `8 w, A0 A0 Y                if (other.left is None or other.left.color==BLACK) and (other.right is None or other.right.color==BLACK):
                    other.color=RED
8 `4 ?( V" v* K+ p                    node=parent
                    parent=node.parent
" u& g/ c( y1 N! c' g                else:
                    if other.left is None or other.left.color==BLACK:
                        if other.right is not None:
' T7 V% Y) q% Z) J/ W4 n  e- v                            other.right.color=BLACK

9 O9 Z3 C- u6 T* n1 D                        other.color=RED
                        self.rb_rotate_left(other)
2 y) X  @; m" R) S' b+ z                        other=parent.left
$ I; [0 o) q0 T& o7 U) e) X) n
                    other.color=parent.color
                    parent.color=BLACK

  o4 `0 f% G% m1 L2 R8 D$ w3 x                    if other.left is not None:
) U9 L8 v( f+ a/ K- y1 s                        other.left.color=BLACK
5 _9 ?* |/ u. A; z
                    self.rb_rotate_right(parent)
                    node=self.root
                    break


: j7 G# r- Q0 m- a  ]# P0 q
        if node is not None:
, C' ~1 h% W; d            node.color=BLACK   
  E/ G0 @# c! ^' \6 }% l/ y
8 O1 t6 D7 P& L$ p( G7 @" |    def rb_erase(self,data):
6 K! j6 j+ ^) [0 u8 {- E        tmp_node=Node(data)
        node,parent = self.rb_search_auxiliary(tmp_node)
        if node is None:
            print "data is not exist."
            return
        
        old =node
5 H! v, F% `% `( P5 a  G        if node.left and node.right:
- `+ `9 Y  e( A4 o            node=node.right
1 J$ _& \+ Z4 u
            left=node.left
3 O3 J- s% i  f- o: D" p- t, ^% @            while left is not None:
                node =left
0 t0 U2 c, v; ]1 s: o9 D                left=node.left

            child=node.right
            parent=node.parent
6 m% i" J3 @  X1 `( v! c            color=node.color

+ L1 b8 ~$ P/ [            if child:
' P% I" f! M. x7 g/ P  L6 ~" E                child.parent=parent
            if parent:
  n' F6 J3 t7 h$ s                if parent.left==node:
                    parent.left=child
2 W% N# \' ~  w                else:
                    parent.right=child

" W4 T8 ]5 [" E9 t1 k3 J            else:
                self.root=child
6 w' a- E2 }) D! U
            if node.parent==old:
                parent=node
            node.parent=old.parent
3 M* D) \9 K0 F, P; K            node.color=old.color
+ s* s' [3 F9 C# [0 \, c            node.right=old.right
2 f. ]% n' V3 H: e% Z& `$ w9 [            node.left=old.left
2 p( Z, N3 h  d+ o
' X' c" k; {& C" z8 }& ?0 X            if old.parent:
7 }. }+ @( J! K1 _: ~3 W* c                if old.parent.left==old:
6 @1 N* B- E9 u3 v# X* s                     old.parent.left=node
                else:
2 t# A8 o' M2 Y7 O1 x: L( ]                     old.parent.right=node
+ C/ m5 W3 R% j9 s& Q5 J            else:
  F, e- ]: ^1 J* }) }                self.root=node

            old.left.parent=node
& r+ ]8 T' A2 u' Y            if old.right:
" `0 ]2 R, u- G: a4 T2 Y$ y                old.right.parent=node

, g4 t/ ~) `; b8 X5 x        else:
            if node.left is None:
                child =node.right
            else:
                if node.left is not None:
; M% `8 v0 A  O6 E                    child=node.left
7 F9 M. l" X6 N                else:
) E5 `! |4 T. t$ o( _; a8 ]9 V                    child=None
8 Y& B) \7 v  W7 ^. v$ \+ v$ _' V( C            parent=node.parent
* O! H4 X- j, J3 e: T0 p* q& y# O2 d            color=node.color
            if child:
) d8 H3 ]5 z7 x                child.parent=parent
            if parent:
                if parent.left==node:
  u3 i1 b' ]. z( Y5 Z" {, D                    parent.left=child
- L$ @. x. R3 D1 O1 W                else:
                    parent.right=child
            else:
                self.root=child
- x0 I% Y3 B' u; }
        if color==BLACK:

            self.rb_erase_rebalance(child,parent)

2 I0 R) D& @$ I% n4 i
    def rb_travelse(self,node):
         if node is not None:
             print str(node.data)+'\t'+str(node.color)
             self.rb_travelse(node.left)
4 E6 {: f# W& |             if node.parent:
                 if node.parent.color==0 and node.color==0:
: P6 g/ {# H5 ~0 J# `% Z" }                     print "error"
                     return
             self.rb_travelse(node.right)
             if node.parent:
$ R8 {$ r0 s9 I% d0 g* z                 if node.parent.color==0 and node.color==0:
                     print "error"
) a% y0 ^- r; W* ^                     return

         return
5 y; ?. x9 i& ?               
     
    def cmp(self,node1,node2):
        if node1.data>node2.data :
! u4 g9 x) j. y, v* }1 Q' }            return 1
        if node1.data==node2.data :
            return 0
. ^  m, q2 z" U5 G. ]: k        if node1.data<node2.data:
% o& t; x( v7 h            return -1

/ M9 u+ g/ k. o9 j% gif __name__=="__main__":
    print "main"
7 s- J- O! `. M) B) \, ]: A+ t! w    data=[28,6,39,78,6,43,61,56,71,38]
9 v6 A0 u( o' ^. y- @# o8 A    #for i in range(10):
" O+ j. C9 ~* \% P: T    #    rand_num = random.randint(0, 100)
( ?( t8 X3 H% A5 @0 Q) f    #    data.append(rand_num)
    #print data
' w1 `1 M/ P/ w: L7 r4 q, k9 ~2 [    t=RBtree()
: K7 c; Z; o& ~: v

. z  F2 K, a7 R    for i in range(10):
( n% h  u% Q9 v$ N6 H4 X- X7 j        t.rb_insert(data[i])
/ w& I& Y4 A& W: @

    t.rb_travelse(t.root)

5 h" ^. w* @* k; R; V    print "---------------------------------"
5 y/ ]! F2 W# |    t.rb_erase(data[7])
; ?. x( W$ T4 J! g0 K7 M- P        
: X" y2 C1 f; w% M) ?    t.rb_travelse(t.root)

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