红黑树python实现~

表咯痴

#!/usr/bin/env python
1 F5 q0 R4 b" s% K) [+ h2 x3 V# -*- coding : utf-8 -*-

import os
! V: u! ]" _7 s1 j8 Z3 i9 timport random
. ]( X5 p$ G; G& M9 q( @
9 O( R2 N' u; B$ a2 w# t9 pRED = 0
/ }" I- @4 x9 tBLACK = 1
  b" Z7 L$ G; _; E( @0 ^
  Q' m+ L  ^7 Nclass Vector(object):
    def __init__(self,x=None,y=None):
4 d% y+ X+ W' y8 A/ X        self.x=x
        self.y=y

class Node(object):
        """docstring for Node"""
        def __init__(self,data=None,color=RED,left=None,right=None,parent=None):
$ t& V$ e# v1 |& i            self.data = data
            self.color = color
; f  `; R8 `: g            self.left = left
            self.right = right
            self.parent = parent
; }7 |+ j: s4 v$ r) M
  T( K& W5 F- @5 m3 N# X7 cclass RBtree(object):
; x4 x; j3 E6 B% p0 X    def __init__(self):
2 ^4 m  c7 ^) x& B. V" a2 A% I9 Y        self.root=None
" I, j/ s6 ~5 ]" _        self.size=0

, F4 t; O: `- t3 Y6 V) [6 L    def rb_rotate_left(self,node):
' n4 w& e9 u- U. J' G. {. N, H        right=node.right

5 \1 ^  ]  p2 y% @1 J( e) j4 A        node.right=right.left
5 _, q% N- B$ S# A# f        if node.right is not None:
            right.left.parent=node
( f9 ]& t8 I  y% p$ K- ~+ Z
- f9 d. i- y: S4 z/ c        right.left=node
0 f* y: \: b* h" \        right.parent=node.parent
) J4 H( D5 _2 y) `9 v) a. S# p
        if right.parent is None:
               
            self.root=right
        else:
. C+ h; [7 U$ I6 t            if node==node.parent.right:
                   node.parent.right=right
# J2 E3 l& O, T7 e9 F3 m+ Z            else:
                   node.parent.left=right
+ E2 j8 P& M7 F" R" W$ U        node.parent =right


    def rb_rotate_right(self,node):
+ \- f0 \& `4 Z: k9 N        left=node.left
* ^! z$ d( |9 A' V        node.left=left.right

  c9 p$ U6 [( J+ b6 T, x        if node.left is not None:
            left.right.parent=node

        left.right=node
        left.parent=node.parent

        if left.parent is None:
            self.root=left
# N2 D) W# A( }" L8 E9 M$ t        else:
            if node==node.parent.right:
# `/ K6 N. n( L9 _3 S- d                node.parent.right=left
0 v% z+ O, i- r. u$ L            else:
5 O5 d% y/ j! h" K; s& G8 W, B                node.parent.left=left
        node.parent=left

  c( n3 M  u6 c0 [. a+ l4 |# d0 {    def rb_insert_rebalance(self,node):
        parent=node.parent
        while parent and parent.color==RED:
+ x" g# `( D, @9 k+ ~" u0 g            gparent = parent.parent
) }* q* i( b# V. P  W            if parent==gparent.left:
6 W0 X6 I5 r+ @( x8 J                uncle=gparent.right
: ]# M/ _6 n0 B  b- Q7 S# E/ e                if uncle and uncle.color==RED:
                    uncle.color=BLACK
                    parent.color=BLACK
                    gparent.color=RED
                    node=gparent
2 {; t" F2 X. {/ ^4 L+ v7 {                else:
/ N  @8 ]4 q( q' R5 m! _, J                    if parent.right==node:
                        self.rb_rotate_left(parent)
5 V5 @( k2 |+ N1 t6 E/ _2 K. E                        tmp=parent
0 l+ o7 B) Z" `& H, \                        parent=node
- ]2 V5 D' F  r3 V3 X                        node=tmp
$ g* v- [8 q4 b' F7 P! P, N, J  d                    parent.color=BLACK
                    gparent.color=RED
& C1 m& o7 ~  j* J9 U9 T3 I
                    self.rb_rotate_right(gparent)

; F* t9 z$ ?3 g4 D                    if uncle:
                        if uncle.right:
( T) w. G- e; T- s6 @: ^- ^' x                            node=uncle.right
7 h0 ?  m& C/ q/ t% d' [% J            else:
* T. @( @5 Y. G1 O8 C# d4 v5 D                uncle=gparent.left
" q: Z9 _' m; w' f& w8 T                if uncle and uncle.color==RED:
                    uncle.color=BLACK
# A) B5 g/ Q7 C4 h# i. _* b                    parent.color=BLACK
                    gparent.color=RED
                    node=gparent
                else:
                    if parent.left==node:
                        self.rb_rotate_right(parent)
1 _: D' i7 w# E9 I# x                        tmp=parent
                        parent=node
                        node=tmp
& `2 D$ h9 l- C# ?! W                    parent.color=BLACK
% |- f5 A5 f/ e2 c9 o, X1 @, G3 F                    gparent.color=RED
                    self.rb_rotate_left(gparent)
+ u! x) \: X! [! n0 S1 M; P8 m( m" r
                    if uncle:
. x" U% _7 _1 B& E( o/ {" z  t                        if uncle.left:
; g, {: \0 I7 r# N( U! h                            node=uncle.left
            parent=node.parent
$ P8 ?: x7 K2 N9 X: w! q

: {7 D/ [1 a( b: a6 n0 ~        self.root.color=BLACK
        
   
    def rb_search_auxiliary(self,node):
1 X. o) Z: _; E0 y8 [+ _$ e        tmp=self.root
% ^( C2 E- S$ o7 v6 h" [        parent=None
        while tmp is not None:
            parent=tmp
  i) V4 R! C4 L( M            cmp=self.cmp(node,tmp)
) I/ o' Y- |; I            if cmp<0:
                tmp=tmp.left
( _" S4 s9 N) @+ C. _% e9 H            else:
                if cmp>0:
                    tmp=tmp.right
( F1 ]$ Q; Q' U0 ^6 x2 W/ ?                else:
                    return tmp,parent
$ q+ R) S; u- P# z  G/ ?- I
* }5 a, ~! K- Y  E3 i- \9 A        return None,parent

    def rb_insert(self,data):
        tmp=None
        node=Node(data)
        tmp,parent=self.rb_search_auxiliary(node)
' @- z1 f/ H/ l: h
# O+ f3 P1 k' e5 H7 a        if tmp is not None:
& l$ N$ l1 X" b' ?/ N# \% j2 [            return

        node.parent =parent
        node.left=node.right=None
: D4 _% z( v" f! v        node.color=RED

        if parent is not None:

; F# p% }/ Y/ u* M4 d$ ~( {& _* p2 E$ I            if self.cmp(parent,node)>0:
& K* M9 p3 H. R9 m                parent.left=node
            else:
                parent.right=node
5 T& b) }' m# [' L: n/ e) P/ h( ]        else:
            self.root=node
        return self.rb_insert_rebalance(node)

4 r, ]* s0 Q5 M  n3 i+ o( Q    def rb_erase_rebalance(self,node,parent):
- V) R  N% a6 e7 T. V% i2 E        while((node is None or node.color==BLACK)and node !=self.root):
( i* W: K, [0 c% I            if parent.left==node:
! j5 v& m; b( w' g0 s0 w                other=parent.right
9 v& b' _& G0 H" Q                if other.color==RED:
                    other.color=BALCK
0 p: H  f' h& W* j. L& Q                    parent.color=RED
1 n$ {4 e0 C8 X; W) T                    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):
. R7 ?  j# p, _                    other.color=RED
7 V/ p" `/ N1 e3 `                    node=parent
                    parent=node.parent
& Q2 O# J: A7 b: R1 Q                else:
                    if other.right is None or other.right.color==BLACK:

! \2 b3 q. r; W& j/ n                        if other.left is not None:
9 Q/ E* b8 h( X: \9 S                            other.left.color=BLACK
                        other.color=RED
                        self.rb_rotate_right(other)
                        other=parent.right
- b: Q4 M$ L$ \8 i4 C  `. W
                    other.color=parent.color
" G* U( s3 b1 R9 d                    parent.color=BLACK
                    if other.right is not None:
2 o3 P4 U) K, m. e                        other.right.color=BLACK
; }8 b: p) }, p4 z& `" j                    self.rb_rotate_left(parent)
                    node=self.root
                    break
            else:
                other=parent.left
* V. N0 ~9 R. r6 ~. Y! e2 H6 W                if other.color==RED:
4 S2 P6 z4 k2 K& L                    other.color=BLACK
* m# A, E! j1 z  j  B5 \) \2 r; u0 B                    parent.color=RED
                    self.rb_rotate_right(parent)
. K( P4 q* p0 m2 I% _$ L% T                    other=parent.left
) _- E0 e# h  i. M2 @                if (other.left is None or other.left.color==BLACK) and (other.right is None or other.right.color==BLACK):
+ U3 f, a8 y2 F# S2 I" j                    other.color=RED
                    node=parent
                    parent=node.parent
4 z5 D" O1 ?3 q/ k                else:
0 w4 c& T1 }& ~: n2 [                    if other.left is None or other.left.color==BLACK:
                        if other.right is not None:
- m+ ^6 d% Q7 B/ O/ s5 G                            other.right.color=BLACK

                        other.color=RED
/ O6 u9 W9 h/ R/ t4 C/ F) R                        self.rb_rotate_left(other)
! z8 X4 L' N: `* Q                        other=parent.left

6 s9 ~& F- \( A  |                    other.color=parent.color
                    parent.color=BLACK

                    if other.left is not None:
" y7 h- o- W# d  S                        other.left.color=BLACK
4 J7 i' d2 I1 B# Y2 J
0 E3 f- U0 C% W. H                    self.rb_rotate_right(parent)
                    node=self.root
                    break

: ?6 P& |( U4 Y" {/ g/ A. ^0 o  D

4 E& Q+ |- a3 _( [; y+ B8 }" p5 r, G        if node is not None:
            node.color=BLACK   

# s. n9 H5 S6 w% a8 [) s    def rb_erase(self,data):
        tmp_node=Node(data)
' F7 _/ {0 R7 f; x% R# B) F        node,parent = self.rb_search_auxiliary(tmp_node)
# U6 U1 ]4 j+ D: N# ]        if node is None:
. I$ S0 B; `$ [1 ~9 d2 i# C8 D            print "data is not exist."
  [3 o2 Z8 v. E0 {: K3 h            return
        
        old =node
% ~0 F: j# W& P* ~5 n- L6 {        if node.left and node.right:
            node=node.right

            left=node.left
3 g  \7 ]4 ~8 Q0 l! |9 F            while left is not None:
                node =left
                left=node.left
. T7 _! {0 a. q6 L: c! X
            child=node.right
( o0 D2 E9 p' C: m            parent=node.parent
            color=node.color
/ A! d  _0 K/ h) C4 D5 w# w. k
+ l2 k/ u, x/ P8 F. [/ ?7 A            if child:
! ^1 b7 G1 ~, Y+ f2 e) C0 V- q2 P- b0 l                child.parent=parent
( G: e0 i! e. h; V            if parent:
                if parent.left==node:
1 R0 s9 q6 r0 s- s) ?% t                    parent.left=child
" d) M8 P8 X# d/ @7 z; b- A                else:
6 J7 q9 ^% F) r+ c                    parent.right=child
. o0 `1 l& N% D) L+ o  P0 q
5 w& B8 l' f# N# ?# j            else:
! X/ O; @9 H) x/ v- i                self.root=child
5 y6 I( [* F( F
            if node.parent==old:
* k, [2 g/ z3 R                parent=node
            node.parent=old.parent
            node.color=old.color
            node.right=old.right
5 s  e9 l# P! p            node.left=old.left

" g, b. j3 |5 ]            if old.parent:
                if old.parent.left==old:
                     old.parent.left=node
4 t# D% O5 Y" E* X/ r, O                else:
" x2 S/ Z# D7 s  {" n# V                     old.parent.right=node
            else:
                self.root=node
& }9 u% I4 x1 A4 u. S- y
) k3 _' U+ C2 s( ?& `7 r            old.left.parent=node
            if old.right:
                old.right.parent=node

        else:
+ ~1 J0 D- J4 c$ |1 j: {% ?            if node.left is None:
9 k" T0 [% Q% N                child =node.right
; ^/ y6 b; T! u2 W            else:
                if node.left is not None:
- D" B. K6 P* `0 a6 _                    child=node.left
                else:
                    child=None
            parent=node.parent
$ [$ j8 }4 T; k( A5 y5 e. a1 y            color=node.color
. O% S# j. [; B8 \7 I5 j            if child:
# A# i$ \* Z' M6 r5 W, _& |                child.parent=parent
; H! i% S, M% k) l            if parent:
' j- b/ n1 [' v; |# t4 f5 U6 \                if parent.left==node:
7 c; n3 ~8 X2 g2 m6 I+ [+ |                    parent.left=child
% u' [+ [. ^; l  n/ Y                else:
                    parent.right=child
            else:
                self.root=child
: S0 `$ g. f% O% Z/ Y1 D
        if color==BLACK:
! H/ D1 K9 `& e3 K
            self.rb_erase_rebalance(child,parent)
1 T; }4 j6 R; L, q. P, U

    def rb_travelse(self,node):
         if node is not None:
             print str(node.data)+'\t'+str(node.color)
& _; W, M0 s/ Y$ o2 [, D( Y& }             self.rb_travelse(node.left)
             if node.parent:
                 if node.parent.color==0 and node.color==0:
                     print "error"
* g; p, U& i) X                     return
+ H, ^# _; F) V             self.rb_travelse(node.right)
             if node.parent:
+ _8 ]2 B2 k$ ~, B9 W& t                 if node.parent.color==0 and node.color==0:
                     print "error"
                     return
" l/ ?& i/ ~4 |* x4 J' H# J
         return
0 T; k& k, a3 T, T+ k& N& f               
     
& H7 s: P) i$ ^. ^9 @/ l    def cmp(self,node1,node2):
& o  G% j7 `# F1 T3 S" k        if node1.data>node2.data :
            return 1
        if node1.data==node2.data :
7 P, s4 s0 z# }' `  i" W0 ?            return 0
        if node1.data<node2.data:
/ M% J% f" S4 x  S! C" q8 q            return -1
+ @  @& i" {1 E# k- h
* H, N$ |, W. g& T( v  [+ Fif __name__=="__main__":
% g3 z4 z9 }% U; r( g4 ]* w" Z# ~, T    print "main"
: @+ |% p7 G  U# ~5 ^1 n4 X    data=[28,6,39,78,6,43,61,56,71,38]
$ H* m' {- H1 u3 X5 ~0 P1 O3 c, m    #for i in range(10):
    #    rand_num = random.randint(0, 100)
    #    data.append(rand_num)
    #print data
    t=RBtree()
- K+ D3 ]8 \; v" u* H

) m3 J7 L8 i* _* e# }/ y    for i in range(10):
        t.rb_insert(data[i])


' l" j0 @6 r. Q. ~2 G  r+ e    t.rb_travelse(t.root)

' o6 _! h6 Y& _" K" G) S    print "---------------------------------"
    t.rb_erase(data[7])
        
    t.rb_travelse(t.root)

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