红黑树python实现~

表咯痴

#!/usr/bin/env python
# -*- coding : utf-8 -*-

8 @, Z0 u3 H' u5 O  C1 m( ?% |3 Qimport os
import random
# ?7 p- U3 o1 _/ u
# e. ]' O" ?1 H" n. Z# SRED = 0
( ]" [8 k( Z+ DBLACK = 1

3 E1 l8 r* k& Y& Wclass Vector(object):
    def __init__(self,x=None,y=None):
        self.x=x
        self.y=y
3 O: U" c3 j* x3 o$ a
class Node(object):
        """docstring for Node"""
        def __init__(self,data=None,color=RED,left=None,right=None,parent=None):
            self.data = data
1 r$ w% K4 Q" Q            self.color = color
            self.left = left
; E5 d; n/ C+ J            self.right = right
' i( i/ k  g% `& @            self.parent = parent

class RBtree(object):
! h( Y7 r2 W' A# |$ G( l    def __init__(self):
        self.root=None
        self.size=0

    def rb_rotate_left(self,node):
        right=node.right

" T$ q8 q; G) [: R  y4 V2 s        node.right=right.left
        if node.right is not None:
            right.left.parent=node

        right.left=node
+ m3 Z% G6 v# ?, v" W3 B, G4 _" c' F9 S        right.parent=node.parent

$ T" R/ w; L$ c3 o7 V( D        if right.parent is None:
               
            self.root=right
: u# X0 C! x/ F3 s        else:
7 M, I3 p& J7 O% @- d9 }  B            if node==node.parent.right:
- q$ P$ n# H& e' N) j' u                   node.parent.right=right
            else:
                   node.parent.left=right
! h+ V7 q- d/ V# C, M3 F% D        node.parent =right

* W9 N! `# r; \+ g2 U# l+ ^0 K
    def rb_rotate_right(self,node):
5 [1 r* }, {  m' ~5 t! A        left=node.left
        node.left=left.right

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

$ r4 v7 P- a* q5 q( u        left.right=node
        left.parent=node.parent
4 h5 w7 X* d0 a7 B- k' ?6 I
; p5 Q$ j, l+ }        if left.parent is None:
            self.root=left
1 a) r: E# [) F  h: K' k9 H; y) t        else:
            if node==node.parent.right:
                node.parent.right=left
            else:
                node.parent.left=left
        node.parent=left

0 r6 C: [6 W  c    def rb_insert_rebalance(self,node):
7 W2 o1 P4 P, [2 d2 I  w' o        parent=node.parent
  E; B8 E8 d# j5 L        while parent and parent.color==RED:
, f; k. y. b, }            gparent = parent.parent
            if parent==gparent.left:
                uncle=gparent.right
( h3 G) I' i! u" `0 W4 E% W% M                if uncle and uncle.color==RED:
                    uncle.color=BLACK
# s- E& R- e6 P( V5 _                    parent.color=BLACK
. f; |8 U9 h$ ]                    gparent.color=RED
                    node=gparent
( _) h$ v- I: v0 e                else:
1 ~* ~  f* Y7 u7 s* P; G                    if parent.right==node:
3 m4 S. h2 `$ g" U/ R- K* w7 [- W                        self.rb_rotate_left(parent)
' R& f1 ]1 A9 K$ d                        tmp=parent
                        parent=node
8 P! G! d& m% |                        node=tmp
                    parent.color=BLACK
* Z: j/ I8 f! z1 J2 N; \0 ~- F9 v                    gparent.color=RED
2 H$ n0 T* w1 j2 E+ }% \' ?# A
                    self.rb_rotate_right(gparent)
0 J2 S% F0 ?% G0 D) o- }
0 \- Y: B* _$ \. C7 T                    if uncle:
6 \- Z# {6 Q. M& }                        if uncle.right:
                            node=uncle.right
' [  t* e% U; _5 I            else:
                uncle=gparent.left
                if uncle and uncle.color==RED:
1 l" s; K) c; x                    uncle.color=BLACK
2 n( F% |  q* x                    parent.color=BLACK
% C8 U9 q/ m! I$ b% z1 t+ h                    gparent.color=RED
% o" M- w* }$ G: O                    node=gparent
: Y. r! S" [& `' a$ ?6 h: q. o                else:
3 l) B( J+ r) @3 C! t9 ~8 U                    if parent.left==node:
" _1 w) F, z4 d! b                        self.rb_rotate_right(parent)
# H& s" {3 Z: Y; E, N' ]; E                        tmp=parent
7 W# \1 q3 a) w2 V4 {- _" S                        parent=node
                        node=tmp
                    parent.color=BLACK
                    gparent.color=RED
* v& W( P* v/ C3 ]' Z                    self.rb_rotate_left(gparent)

* m2 R9 d) _* n  Z& k, F                    if uncle:
5 f3 Q0 r/ @. m0 t* l4 Y: M6 [: T                        if uncle.left:
" o) y9 J( E* ?! Q- X: F                            node=uncle.left
            parent=node.parent
. d4 f1 I# X8 J

& ?. }, F1 L4 u" X5 E        self.root.color=BLACK
9 Q1 ?7 k. z( m  H" P  x# b        
   
    def rb_search_auxiliary(self,node):
( s2 G+ l4 D9 N) y& g- {7 m        tmp=self.root
' l: h* g2 V' P) r        parent=None
. P8 Y) A$ j4 k6 K. I        while tmp is not None:
; }! u- {8 A/ m0 o- Y8 A1 g            parent=tmp
5 a" G; y) Q4 p) {2 b$ x) T" n# B            cmp=self.cmp(node,tmp)
- D+ k; e  j$ P% \            if cmp<0:
                tmp=tmp.left
            else:
                if cmp>0:
                    tmp=tmp.right
                else:
                    return tmp,parent

6 }( l% ]$ Y  u+ e  }: K, _        return None,parent
7 U  [' o7 S/ I& y2 B$ d; v
# o) }/ A8 n( K& `* T    def rb_insert(self,data):
) i$ F9 d- W3 ?1 r$ A2 H        tmp=None
        node=Node(data)
        tmp,parent=self.rb_search_auxiliary(node)
1 L/ {' G' ^: T. }# L
        if tmp is not None:
            return

        node.parent =parent
0 p  ^# W- I6 T/ }% g- B( Q* Q( L; L        node.left=node.right=None
        node.color=RED
2 ?; s9 B% q! T2 A4 \1 N
; n0 q. r( W  H" S1 f9 ?- v, D        if parent is not None:

            if self.cmp(parent,node)>0:
                parent.left=node
. i! t' W6 z) s            else:
                parent.right=node
9 b8 p  ^  u0 L# e# i  q        else:
            self.root=node
        return self.rb_insert_rebalance(node)

    def rb_erase_rebalance(self,node,parent):
( A6 t$ @+ H4 J: V! Z) e        while((node is None or node.color==BLACK)and node !=self.root):
            if parent.left==node:
                other=parent.right
7 _$ i8 x5 z9 A7 k( K9 Q0 S                if other.color==RED:
                    other.color=BALCK
' ^, W, N- ~& J                    parent.color=RED
                    self.rb_rotate_left(parent)
: r! \/ [% i6 y' v( b* K8 ^                    other=parent.right
; N6 N3 K' y: H$ j. h% b4 A                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:
% m3 Y  v" {5 C# x1 @( ]) h' I                    if other.right is None or other.right.color==BLACK:
; G+ D4 w) t7 G0 j4 a
                        if other.left is not None:
                            other.left.color=BLACK
                        other.color=RED
                        self.rb_rotate_right(other)
                        other=parent.right
8 T; j7 s8 @2 T
                    other.color=parent.color
                    parent.color=BLACK
                    if other.right is not None:
& k; G  Y6 `  e" L* z5 c                        other.right.color=BLACK
/ n2 ?/ H- E$ S3 I* M) ^/ `4 |0 z5 ^; N1 @                    self.rb_rotate_left(parent)
6 ?+ B( n  U9 y* h                    node=self.root
# i; T1 O5 m7 K" v                    break
            else:
                other=parent.left
                if other.color==RED:
& K" d( o3 w' H, ^3 j: a( j4 r) c                    other.color=BLACK
                    parent.color=RED
$ b2 b  `8 ^3 Z5 ]0 U                    self.rb_rotate_right(parent)
5 i9 I) O# P2 _* T0 c2 r                    other=parent.left
# Y7 b& g( D& A# E, d                if (other.left is None or other.left.color==BLACK) and (other.right is None or other.right.color==BLACK):
                    other.color=RED
: j5 G7 \! F' O$ U6 v/ F                    node=parent
6 U2 x# k! u* T, [" O" n! w                    parent=node.parent
                else:
                    if other.left is None or other.left.color==BLACK:
                        if other.right is not None:
) C2 X; b% C# [# ~: a/ S                            other.right.color=BLACK

' X! J$ e6 X$ N" d" }                        other.color=RED
8 [+ M, t1 Y! L0 @* n! T                        self.rb_rotate_left(other)
: s( L0 p* g2 l5 p: a' _. T                        other=parent.left
5 P2 s' Y7 X+ z5 g3 P3 s; w
0 e7 t+ j) F5 j9 `8 J: |5 S" I                    other.color=parent.color
                    parent.color=BLACK

* `) P- O! ~* c1 C0 C: A                    if other.left is not None:
9 }& p0 B8 U4 D9 N                        other.left.color=BLACK

                    self.rb_rotate_right(parent)
                    node=self.root
' z* b' b4 T8 O# `8 B                    break

. ~2 _. B! G2 \% |% g

        if node is not None:
            node.color=BLACK   
- `6 E; ~8 f3 L
# n/ L4 F% D2 t    def rb_erase(self,data):
        tmp_node=Node(data)
5 {$ [  s- H! D3 T- Y% u        node,parent = self.rb_search_auxiliary(tmp_node)
" _: k  ]! D/ i6 s. f# X, C: W        if node is None:
            print "data is not exist."
            return
' P; ~* i$ b1 F" k: D        
$ ^* q/ `; N1 V& E8 n& o        old =node
        if node.left and node.right:
8 M* s. f+ `" T5 M            node=node.right
* n1 m8 S+ l. p5 F5 b
4 s8 A/ v% P! |* g5 S. _  \            left=node.left
, d% P) N2 X! J# p            while left is not None:
                node =left
0 u( G3 D) D5 `: X5 y% ?+ n                left=node.left
# S, B# W5 ]2 s+ L
3 d/ D& r  t$ k' k6 ?/ @5 t            child=node.right
' P* B8 N7 @" m& P            parent=node.parent
2 d4 \' B, o7 r            color=node.color

            if child:
/ a( t  j: j1 N3 H$ N- {1 R                child.parent=parent
9 I: |# U7 d6 ]( b* l; Y            if parent:
9 @) D8 |. y- b3 L0 I; c                if parent.left==node:
                    parent.left=child
: R1 e  c+ k; m+ V- q                else:
                    parent.right=child

            else:
8 V% a2 k, m& ?% f" w                self.root=child

            if node.parent==old:
                parent=node
            node.parent=old.parent
3 {. H3 ]  l0 C. F' m5 s( X& C: q  F            node.color=old.color
            node.right=old.right
: q$ O2 Y% r* N+ B+ g0 a            node.left=old.left
9 j* ?8 L4 l7 c+ n3 {, S' x  \) @0 x( Y
8 }9 b5 a( E+ u+ i, t# g            if old.parent:
                if old.parent.left==old:
                     old.parent.left=node
                else:
) @/ B6 B2 V) b- J' l% O4 T! h                     old.parent.right=node
            else:
3 v" \' F/ J  C. N7 d                self.root=node
5 ~8 t7 ~/ U3 I* l  U
4 M9 {: R" u1 D! p) I            old.left.parent=node
            if old.right:
! K& x( @" e2 H8 g$ C                old.right.parent=node
1 i/ S/ ~$ b4 R: G: M% r
        else:
            if node.left is None:
                child =node.right
            else:
" v; C1 Q! P3 J( L% [# H4 {                if node.left is not None:
, |% y! w" q9 Q5 ?4 }                    child=node.left
- O) X! L% B% u! b1 N$ N) C1 }                else:
' C$ ^$ U. ]! j7 C                    child=None
# \5 i* h, [- N/ d8 O            parent=node.parent
- v0 @% u! a7 K! b            color=node.color
9 P- _8 e0 }: `3 v            if child:
' N" O$ l& A. x3 i                child.parent=parent
            if parent:
                if parent.left==node:
4 I  B! A& w+ C- Z6 ?$ y) ^                    parent.left=child
3 Q8 J* F7 Z2 u& b; k( y) T; s                else:
                    parent.right=child
            else:
$ g" h+ U" G3 l( ^$ ?; g                self.root=child

% N( ]/ a2 H& L  `; f3 x        if color==BLACK:

# w- T  B. k3 c) d0 D1 m& f9 X: X            self.rb_erase_rebalance(child,parent)
* r  f: \( |' `+ I1 g( v

4 F, q. T' I  X- z$ Z2 }5 y2 K    def rb_travelse(self,node):
) P1 [. ~$ [$ P- f8 J         if node is not None:
$ y; q7 f8 J/ `+ _             print str(node.data)+'\t'+str(node.color)
             self.rb_travelse(node.left)
             if node.parent:
                 if node.parent.color==0 and node.color==0:
# Q- c, D5 L# f                     print "error"
$ {# J  f7 @7 G# |5 ?& X* M% P                     return
' Z: \8 x9 Z7 |             self.rb_travelse(node.right)
2 l2 X3 z; `) v3 e  H! L# q             if node.parent:
! H5 _' E" k/ G3 \4 k* L                 if node.parent.color==0 and node.color==0:
& V! V! F. m! @* X- }1 f                     print "error"
                     return

7 p! U  z2 Q' ?# R$ g         return
' U* C1 j7 n* {- I7 Z               
! J" T8 M, l' `; O1 v9 g0 g     
    def cmp(self,node1,node2):
1 O2 p! {5 l. H$ ]6 B3 C        if node1.data>node2.data :
, w' A0 |& a3 ?# n            return 1
        if node1.data==node2.data :
            return 0
1 ^. m9 Y; u/ C9 M, f% d3 i        if node1.data<node2.data:
            return -1
. h! _, [9 f& k- s5 ~0 d, A
8 s3 ^. M1 r' u7 Eif __name__=="__main__":
- T: _* U: D" S; L6 f7 d    print "main"
    data=[28,6,39,78,6,43,61,56,71,38]
    #for i in range(10):
    #    rand_num = random.randint(0, 100)
    #    data.append(rand_num)
3 ^+ W6 a' Q; X) |3 G8 f    #print data
% ~" y% u! c2 Z# S8 G( N- |# k    t=RBtree()
# w+ N' I# y! H6 X. b% ?
' K3 ?9 I' K2 f4 v& w" S
    for i in range(10):
        t.rb_insert(data[i])

5 l1 m3 W7 I& m  X3 p
4 N: s. N8 h  t) l) U    t.rb_travelse(t.root)
+ P, `" F" m" |5 @8 D$ {6 B+ \
0 _# Q2 Q: ^8 W) s    print "---------------------------------"
) r" l5 S6 o2 G; e5 [    t.rb_erase(data[7])
        
    t.rb_travelse(t.root)
7 v$ b3 B- q% l

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