红黑树python实现~

表咯痴

#!/usr/bin/env python
1 A4 r; s7 F3 F$ `7 A3 }& M# -*- coding : utf-8 -*-

  ^: g6 u! L6 aimport os
import random
( b0 ]$ [+ k$ Z& \4 M, K9 a% w
RED = 0
, L- U* u7 f7 s0 I7 W. L* ?BLACK = 1

class Vector(object):
    def __init__(self,x=None,y=None):
* b# z4 V2 ~+ D        self.x=x
        self.y=y
6 P+ D( F5 R* \) _4 ~0 w; w/ s: V
& {5 i, m( r3 a) q: N3 Sclass Node(object):
8 ~# f' N8 m( x3 O        """docstring for Node"""
9 d; x. |# b! X, g, i# m9 v0 D        def __init__(self,data=None,color=RED,left=None,right=None,parent=None):
            self.data = data
            self.color = color
            self.left = left
            self.right = right
4 {" V  r5 c% |% M; v            self.parent = parent

class RBtree(object):
) A: u4 o. \# g    def __init__(self):
        self.root=None
        self.size=0

" |  [4 K+ a+ S- q    def rb_rotate_left(self,node):
/ {# b% n! n2 K        right=node.right
# W' h' `( R8 L: i
        node.right=right.left
6 z3 S# f8 h! e5 Q, Y# H        if node.right is not None:
            right.left.parent=node
" H" k8 J3 P! z0 t* ]1 o
        right.left=node
( u) [0 l: i1 g. A  J: ]- L6 l        right.parent=node.parent

  G; K3 f: k% [8 D( e        if right.parent is None:
               
            self.root=right
* h# \, V( q2 E        else:
            if node==node.parent.right:
                   node.parent.right=right
, [( a) C( h- N) b/ m6 U5 S            else:
                   node.parent.left=right
! e/ C  M; N$ U; z        node.parent =right

* G! n# \; o6 g! S- k# ?, i1 x1 e1 S
    def rb_rotate_right(self,node):
        left=node.left
$ d7 R$ h" L6 `% D; Z) `4 u        node.left=left.right

' F1 P7 {0 g0 I7 ]6 U" b+ C+ j        if node.left is not None:
            left.right.parent=node
4 D1 O4 _/ G; f" ~
; Y' i+ a1 }7 s# l        left.right=node
% ]; n, O7 E( H9 E! t        left.parent=node.parent

" o* ^$ |  H( K, @; n- @$ b        if left.parent is None:
0 Z; p% a( N& v/ u) z) \            self.root=left
) F- v; E5 O7 p5 o        else:
            if node==node.parent.right:
                node.parent.right=left
            else:
                node.parent.left=left
        node.parent=left
( H' s6 Q/ U# d& g+ h
    def rb_insert_rebalance(self,node):
( @: h* @  M: ~; Z6 z. N7 H        parent=node.parent
        while parent and parent.color==RED:
            gparent = parent.parent
            if parent==gparent.left:
3 c2 C* s/ z  Q+ |4 w" Q% Q                uncle=gparent.right
% P! Z" |: ]: Z- ~: L) ~  c- x& e6 u) i                if uncle and uncle.color==RED:
                    uncle.color=BLACK
                    parent.color=BLACK
                    gparent.color=RED
                    node=gparent
$ o8 ]/ U- S. `, s' }# }                else:
                    if parent.right==node:
) o* t# t: B  [0 R) p% f2 W) }0 u                        self.rb_rotate_left(parent)
* f- K9 c* n! ]0 i8 }                        tmp=parent
% _/ }% b$ `. U. V! H                        parent=node
                        node=tmp
7 b2 L4 C0 a' y' R& I                    parent.color=BLACK
                    gparent.color=RED
: r/ P; O8 t5 i, a3 U8 l! {, @
                    self.rb_rotate_right(gparent)
5 x/ \( _5 f+ R2 E" ~3 R
                    if uncle:
/ G( E) Z1 j6 b                        if uncle.right:
                            node=uncle.right
( ]5 p+ b! e% Z1 u3 e, i, j' ]6 O            else:
                uncle=gparent.left
0 S+ j0 t0 t/ R" Z                if uncle and uncle.color==RED:
                    uncle.color=BLACK
# C1 Q# p( W- `& n) T' N                    parent.color=BLACK
                    gparent.color=RED
1 h) \% s+ Z% i2 L, d: U                    node=gparent
' {6 m. u  h; x) ^8 J, ]1 d# M                else:
                    if parent.left==node:
                        self.rb_rotate_right(parent)
                        tmp=parent
3 p/ O+ `8 n( b$ n' d8 @                        parent=node
) N) |% w% V+ @  E4 @: k  Y7 k" m                        node=tmp
6 F$ \' T: Y  b  N# O& i6 t                    parent.color=BLACK
                    gparent.color=RED
. f* v( z! _6 z1 Y5 n9 j                    self.rb_rotate_left(gparent)

                    if uncle:
7 ]6 U7 f5 ?: n                        if uncle.left:
                            node=uncle.left
6 k9 ]* v4 L' v$ V            parent=node.parent

- r+ x# ?6 p3 B& X
        self.root.color=BLACK
        
4 D6 z6 s" ]; Y# A# a2 {   
# x. S( _* D( B    def rb_search_auxiliary(self,node):
        tmp=self.root
        parent=None
        while tmp is not None:
4 e6 p, n' h. B8 M! q- X' s4 g' U" [9 w            parent=tmp
' }- C# t. F4 Q5 B8 P9 G            cmp=self.cmp(node,tmp)
            if cmp<0:
  C+ B7 `; O" l( z                tmp=tmp.left
            else:
) a6 W- l: [& ?                if cmp>0:
& _9 z0 t; L6 X                    tmp=tmp.right
                else:
                    return tmp,parent

! G/ Y& G' L2 K0 @0 r% x        return None,parent

" P6 e. D. J6 o# G+ g! f4 J" h    def rb_insert(self,data):
        tmp=None
; r& }, `  v/ A0 {5 y' @        node=Node(data)
* S# s+ J3 G# Q3 Y$ l5 m0 v+ a        tmp,parent=self.rb_search_auxiliary(node)

, I; O1 V! e* `- p& R4 z7 N        if tmp is not None:
            return
6 Q* ^  ~5 }% Q
% `; c# _  B; ^6 y. ]5 [        node.parent =parent
! u+ L' s5 |% V" B5 ^        node.left=node.right=None
0 x/ A0 y# g# q$ `        node.color=RED
$ U' q) r1 D, ^) C. v% C0 \( A
        if parent is not None:

            if self.cmp(parent,node)>0:
: T5 u  y2 C! L                parent.left=node
            else:
" x6 C1 V, x# B; i* F                parent.right=node
        else:
/ J0 e9 C% l- p" F! t0 |. s/ m8 E            self.root=node
        return self.rb_insert_rebalance(node)
7 O" ^" ~9 x( z9 q" ~
/ n1 ]. e+ @  d. ?    def rb_erase_rebalance(self,node,parent):
2 q+ Y! C3 |7 p4 ^        while((node is None or node.color==BLACK)and node !=self.root):
3 e. J4 Y4 [) ~! R& I/ e( Z' b            if parent.left==node:
: Z3 k7 S) d$ b                other=parent.right
9 l) Q8 [* t: f" P& ~& \( A7 ~9 J                if other.color==RED:
                    other.color=BALCK
                    parent.color=RED
+ `) ]  l  H4 y# E- n- o( c) u5 g                    self.rb_rotate_left(parent)
$ L1 S* v( L2 n$ `* `4 a  c! {                    other=parent.right
; }+ C; |8 a% v! r- d( n8 j) h                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
  C  j3 E( `' j8 n6 L' h                    parent=node.parent
                else:
                    if other.right is None or other.right.color==BLACK:

2 \' m: G; I% e/ P- x+ D                        if other.left is not None:
+ ?: K' E4 g/ ]  v                            other.left.color=BLACK
6 s3 _* N) @9 Z) E! T. }% n                        other.color=RED
                        self.rb_rotate_right(other)
                        other=parent.right
# w5 L& s' B5 @
* f: D6 A8 \$ y1 N/ T8 t! W8 l& t  G                    other.color=parent.color
) Q1 y3 F" U7 j% K& g                    parent.color=BLACK
                    if other.right is not None:
                        other.right.color=BLACK
                    self.rb_rotate_left(parent)
* N# ?, A) S9 o; y! G                    node=self.root
+ `" ^4 f+ E5 I8 c$ n                    break
* {6 _3 B3 I% g' V0 _3 s" l7 ~            else:
2 Q& g, T7 ?5 Q; ], T/ q                other=parent.left
0 W$ P3 r: h+ Y* u) w+ P/ l9 M                if other.color==RED:
: w  r! b& I+ Z$ l3 ?                    other.color=BLACK
                    parent.color=RED
                    self.rb_rotate_right(parent)
" V3 L8 O! b! t- h                    other=parent.left
2 @$ i8 i. p; |# _) T  l                if (other.left is None or other.left.color==BLACK) and (other.right is None or other.right.color==BLACK):
' j6 P2 x7 a3 q, ^4 ]9 |. t# M* r                    other.color=RED
                    node=parent
6 D  b1 q% ]6 C, S& ?                    parent=node.parent
" K1 S. g* c2 \0 a' l- Q                else:
* R  A, [+ {  C2 d                    if other.left is None or other.left.color==BLACK:
. H' ~; v, i6 q1 I& i7 y' E2 e                        if other.right is not None:
1 p. W( I2 A% g: Y( `  _                            other.right.color=BLACK

: E. K) r. O( }! D                        other.color=RED
0 W, _3 l* w" m                        self.rb_rotate_left(other)
  \, o# U) Y9 K  N( \                        other=parent.left
) p- F5 [1 j$ e5 @
% S* o; k7 v3 E- }! H$ {                    other.color=parent.color
" @: C/ z' C3 N2 w4 ^8 ]                    parent.color=BLACK

                    if other.left is not None:
$ _* r7 k& K. Z. |8 i, L                        other.left.color=BLACK
4 x  ?7 q& y* c- U
                    self.rb_rotate_right(parent)
                    node=self.root
                    break
% C: O, p7 e& s$ c9 L


0 V" f9 i5 q/ ]! u9 w) s        if node is not None:
            node.color=BLACK   
/ P; a1 x( L  ]; `$ U" H
% U7 w; P7 ~8 R    def rb_erase(self,data):
        tmp_node=Node(data)
        node,parent = self.rb_search_auxiliary(tmp_node)
( z( Z. K, o) m/ N" D" N1 ~4 s        if node is None:
            print "data is not exist."
/ a4 I/ G1 b% T/ {' b            return
        
' ]% d% @  ?- c        old =node
        if node.left and node.right:
8 f2 |/ S) w" H% h  w% F            node=node.right

            left=node.left
( }, k! b4 `5 _+ n! Z4 m            while left is not None:
                node =left
% _! v% V9 M, {8 F# g                left=node.left

            child=node.right
' v5 a# ?4 [/ B4 T            parent=node.parent
/ m3 M6 q/ i. y            color=node.color

            if child:
2 C9 a0 \" U+ `1 Q" _8 l                child.parent=parent
            if parent:
                if parent.left==node:
0 t! c6 W6 g1 a; J' I                    parent.left=child
                else:
5 D8 p2 u/ h, b8 I0 L/ O9 \                    parent.right=child
/ m" |) C; ^& r4 ?* q
            else:
9 E; J  N- _$ Q) g: g3 ?                self.root=child

            if node.parent==old:
                parent=node
8 z' @% G) n0 J6 x# p' ^            node.parent=old.parent
            node.color=old.color
7 g8 T( R! ]3 X, D6 i            node.right=old.right
            node.left=old.left

$ `; s5 X6 @& E1 O6 f# b; u! q            if old.parent:
                if old.parent.left==old:
# ?/ P0 `1 T" G; p3 @                     old.parent.left=node
+ I" [1 U( U0 _# R: B! H( y% q, x( c                else:
                     old.parent.right=node
            else:
                self.root=node

' B$ M5 `4 j& f+ R2 l  h            old.left.parent=node
) u3 O. ~4 F/ i4 c            if old.right:
5 t# k8 N" `7 u  M" w                old.right.parent=node

        else:
" ~! p2 @' i2 x4 k            if node.left is None:
4 {# E+ K5 o6 E& f0 p! g                child =node.right
            else:
. S1 h# G  M; J. r* L                if node.left is not None:
                    child=node.left
! S. e' |# {6 o( l# [" A                else:
                    child=None
            parent=node.parent
" x2 E) `$ ^1 G) u4 ~) i. {/ ?            color=node.color
            if child:
1 `6 L5 _% v/ p- [/ C: J                child.parent=parent
            if parent:
& p" ]# o" @. |# E                if parent.left==node:
                    parent.left=child
                else:
                    parent.right=child
4 E. [1 K$ @  S            else:
                self.root=child
3 R2 H; \' B* f% S
        if color==BLACK:

* f2 A! r+ r/ Z" n# V8 f, u  I) P            self.rb_erase_rebalance(child,parent)

" _- r" E2 X& r" T7 Y
: P4 Z$ C5 t( f" o    def rb_travelse(self,node):
- U. z+ J; @# w; a3 g2 N         if node is not None:
& K1 _4 Y% @7 u' x" I+ j- {             print str(node.data)+'\t'+str(node.color)
) d( @) G3 l2 j             self.rb_travelse(node.left)
+ x3 a% B) u( w7 M7 S! R2 e             if node.parent:
                 if node.parent.color==0 and node.color==0:
) M  t8 K/ ~+ Q( L                     print "error"
                     return
" @- h$ ]  p1 [9 E             self.rb_travelse(node.right)
& P8 x1 I* J7 ]/ k             if node.parent:
8 v; T  ]" D, T" v                 if node.parent.color==0 and node.color==0:
; y* J! S! k2 A7 f( m                     print "error"
                     return

         return
               
6 c$ J" H0 e1 b$ z. N     
! [. U3 J. C; g- M    def cmp(self,node1,node2):
& J$ y3 T$ k+ ^5 B: m+ @% f+ w        if node1.data>node2.data :
            return 1
9 R! O) b% e, y9 n6 b$ M        if node1.data==node2.data :
' _% t9 ]6 D. k5 v- Q7 q, M            return 0
        if node1.data<node2.data:
( z' d. R+ ^6 ~# i            return -1

if __name__=="__main__":
    print "main"
+ k2 @$ L7 W5 @& J/ ^8 g* `4 X    data=[28,6,39,78,6,43,61,56,71,38]
    #for i in range(10):
    #    rand_num = random.randint(0, 100)
! M( P& ^, K- F) T7 p0 m$ b8 j    #    data.append(rand_num)
5 F+ j0 g( \, C! c& N6 u& s    #print data
    t=RBtree()


    for i in range(10):
        t.rb_insert(data[i])
1 e; p" n$ {, x7 L& l8 q  ]) e- b' Y5 g
& B7 p( d% T$ G: v6 ~% d
    t.rb_travelse(t.root)

    print "---------------------------------"
    t.rb_erase(data[7])
$ l8 M( a+ n$ @. n' e        
    t.rb_travelse(t.root)

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