红黑树python实现~

表咯痴

#!/usr/bin/env python
5 ]3 S4 r7 O$ W: C( T4 m. j# -*- coding : utf-8 -*-
. b% E) _5 b  I* w
import os
  R( m& ?, P, k" [3 |import random
( g* X4 }) Y9 t- Y9 H4 g0 Z
RED = 0
, S$ q. a7 p- F9 Z9 FBLACK = 1

1 D9 V1 {! h) Uclass Vector(object):
    def __init__(self,x=None,y=None):
2 K; a( |  M0 l& o# j9 M# s; ?        self.x=x
2 g$ h9 Z8 w. u( l! X6 y        self.y=y

class Node(object):
        """docstring for Node"""
1 C$ H& b; x( B: a  B; `        def __init__(self,data=None,color=RED,left=None,right=None,parent=None):
            self.data = data
            self.color = color
1 ?# q; ~& w& D4 {% i) }            self.left = left
% I/ j. C+ B9 p8 H# }/ j            self.right = right
            self.parent = parent

( X8 N; B) E4 @* ~class RBtree(object):
    def __init__(self):
        self.root=None
        self.size=0

3 h, w! h2 C, E" F3 a7 M* n    def rb_rotate_left(self,node):
        right=node.right
9 h# l7 |+ I  A1 _! ^
        node.right=right.left
        if node.right is not None:
' Z+ f, A* M$ d            right.left.parent=node

% l6 ^& D) E: p8 I. R        right.left=node
        right.parent=node.parent
* ]2 \' v& S+ k& M" @4 e" V
        if right.parent is None:
               
            self.root=right
2 R" G' K( r, f. z$ p% r        else:
+ a- K: Y/ {% K7 g, g" Q            if node==node.parent.right:
/ a( _5 g1 \, L2 K                   node.parent.right=right
            else:
                   node.parent.left=right
/ l/ F* Y4 U- J' r# B        node.parent =right

# P" c* j; F) I/ C2 B8 R
) X  A3 B- {. U    def rb_rotate_right(self,node):
8 n8 x$ `9 f) T  l$ i, X. k' m        left=node.left
        node.left=left.right

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

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

        if left.parent is None:
( ^* c# \! ?/ Q3 c" w            self.root=left
        else:
# T9 ]) O9 P  k) J3 p" L$ r            if node==node.parent.right:
8 ?" b- j" i% G" T% b5 H! z/ `) C                node.parent.right=left
            else:
                node.parent.left=left
        node.parent=left
2 A6 ?- h7 {, c1 ~4 v0 s8 [& ?
4 F* @0 M& U* B0 z+ h' U0 r; a    def rb_insert_rebalance(self,node):
        parent=node.parent
2 I1 l$ e& Q" z( x% d2 Y4 v2 @! g% L        while parent and parent.color==RED:
5 O1 _5 A! N% c# [+ X3 E* _, U; e            gparent = parent.parent
            if parent==gparent.left:
, @$ I; ^6 T' @- A, ?9 S3 Z                uncle=gparent.right
5 C, l2 X2 O( H2 K5 F  v1 s1 b                if uncle and uncle.color==RED:
                    uncle.color=BLACK
                    parent.color=BLACK
                    gparent.color=RED
                    node=gparent
                else:
                    if parent.right==node:
                        self.rb_rotate_left(parent)
                        tmp=parent
                        parent=node
                        node=tmp
% ^# S" E: @3 ]- M% i                    parent.color=BLACK
                    gparent.color=RED
) R% u/ v8 ^1 s; \  ~
                    self.rb_rotate_right(gparent)

                    if uncle:
' `' w! e. w, C                        if uncle.right:
& H% \5 |7 k4 c- U: W                            node=uncle.right
            else:
                uncle=gparent.left
2 ]1 b+ |7 l/ A' }: g' a                if uncle and uncle.color==RED:
  X, O/ [% N6 E; f! u+ s& d                    uncle.color=BLACK
                    parent.color=BLACK
                    gparent.color=RED
2 p) h2 Z$ U- O. G3 m# l* g                    node=gparent
                else:
  N' G( [1 o6 c+ r                    if parent.left==node:
                        self.rb_rotate_right(parent)
0 E" G& j, {0 s% f5 Y# _# A                        tmp=parent
                        parent=node
/ M  ~; S9 I3 t                        node=tmp
: o) O9 y+ v0 O                    parent.color=BLACK
                    gparent.color=RED
                    self.rb_rotate_left(gparent)
7 C9 {8 F7 v3 T
                    if uncle:
                        if uncle.left:
                            node=uncle.left
; W( F) a5 D! G            parent=node.parent
% e+ e$ m% o' Y# k/ I

! E' }( H; v1 I9 _# f( ]4 L        self.root.color=BLACK
        
   
! R) v7 g+ r; }/ }2 J  r% u* P, q    def rb_search_auxiliary(self,node):
4 i8 @, `) P! j# v        tmp=self.root
        parent=None
        while tmp is not None:
7 v- B4 Z& ^4 \' t            parent=tmp
7 b) x" N; E, F2 k- o* c7 |/ l            cmp=self.cmp(node,tmp)
            if cmp<0:
                tmp=tmp.left
            else:
                if cmp>0:
                    tmp=tmp.right
8 z* T6 s) t1 v% S+ y                else:
                    return tmp,parent

, P5 e; c% ?! B$ G        return None,parent

    def rb_insert(self,data):
        tmp=None
" H4 X0 Z, O) T6 Z4 D8 |        node=Node(data)
        tmp,parent=self.rb_search_auxiliary(node)

. K# J: z7 ^$ R# u7 G) v! A4 {        if tmp is not None:
! v9 s7 ~! ?0 W& v2 c            return
" K& p& ^( U: T+ ^
        node.parent =parent
        node.left=node.right=None
2 e: {4 T0 n$ g% @* @, m        node.color=RED

  f% g# h% Z- I        if parent is not None:

            if self.cmp(parent,node)>0:
  o# a" @) ]! a0 r2 J+ [; [                parent.left=node
            else:
" `1 t5 H8 M% l' k                parent.right=node
/ O) C+ t* k+ F+ C/ A) ?        else:
( m3 {" ~0 T* a0 G, J1 P* w3 z            self.root=node
: [+ {# o+ q0 n- N1 d6 F        return self.rb_insert_rebalance(node)
" Q1 @$ `& Z. M2 L; S/ A9 g3 s
    def rb_erase_rebalance(self,node,parent):
        while((node is None or node.color==BLACK)and node !=self.root):
! A2 C; |, e) W9 }            if parent.left==node:
                other=parent.right
                if other.color==RED:
+ z/ a6 A3 h1 y6 ~' A$ U8 s                    other.color=BALCK
                    parent.color=RED
$ {; ]+ ^# m" M3 o7 D2 Y4 r                    self.rb_rotate_left(parent)
                    other=parent.right
7 i' l3 R, O/ [                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
+ E8 U& ?% Z0 `0 j  E  @                    parent=node.parent
6 `4 ~9 {, ?6 I0 U6 b                else:
; E+ f) S/ i! R5 {. ?* F) V, Z6 \                    if other.right is None or other.right.color==BLACK:
* Z" x4 x, n/ R
9 C* x8 \) l4 d5 m' D                        if other.left is not None:
: _2 ]& o' {, M( s+ u                            other.left.color=BLACK
5 t( k7 Q9 P+ a& ?- K( `, ?3 B                        other.color=RED
8 B4 E% p. K% d- @& N                        self.rb_rotate_right(other)
                        other=parent.right
/ k; T$ B; i* f2 c4 G' V
                    other.color=parent.color
                    parent.color=BLACK
, U' l7 O/ C6 x  ]                    if other.right is not None:
  Y3 T( R# y7 x9 R                        other.right.color=BLACK
                    self.rb_rotate_left(parent)
$ ?' a( W, L5 {# R* H+ o, v2 J                    node=self.root
7 s& ~! x3 I2 }) ~                    break
" ?5 R% y1 L9 j7 _" K& G0 m            else:
: I* g& q* r; W& W! ~7 }                other=parent.left
- z. o) J6 P: ^6 U, L6 l                if other.color==RED:
                    other.color=BLACK
                    parent.color=RED
. N! v7 }( r0 U" r( p9 O$ S! F9 y$ k                    self.rb_rotate_right(parent)
                    other=parent.left
5 o( G6 C5 m3 q+ a                if (other.left is None or other.left.color==BLACK) and (other.right is None or other.right.color==BLACK):
- u% v: ]2 ]' r8 o7 S- J, F' H% K                    other.color=RED
                    node=parent
( k2 {' R( f: |7 }" `                    parent=node.parent
                else:
% D7 j6 y; H  x3 Y- q* `. r$ \# M                    if other.left is None or other.left.color==BLACK:
0 N! ?$ Z. u6 l                        if other.right is not None:
) ~6 Y8 X$ l; t2 W: v                            other.right.color=BLACK
) \$ Z6 m2 m2 z! l
                        other.color=RED
                        self.rb_rotate_left(other)
, d3 c4 f9 l% ^: ~* `( Q9 F' J                        other=parent.left

/ l1 L+ N7 ]) C. x2 Z" y2 x                    other.color=parent.color
+ ~' \8 D) z# }2 G0 J                    parent.color=BLACK
, k9 c5 C# ]2 F  ]
                    if other.left is not None:
                        other.left.color=BLACK
+ m3 @3 a% v* o
1 S  c- a8 `/ v* }( M                    self.rb_rotate_right(parent)
" t2 w! x1 J. e& k                    node=self.root
9 s% Q4 x/ v  D- ]; y                    break
7 e) @+ m7 ]8 v5 k# _+ F


: E) v, R. J; `% I, v        if node is not None:
1 h( F7 _6 i" K" {: k8 b+ \            node.color=BLACK   

    def rb_erase(self,data):
' b: F7 W, D, ]. Q        tmp_node=Node(data)
        node,parent = self.rb_search_auxiliary(tmp_node)
5 Y* f2 O! I" T% e  T        if node is None:
            print "data is not exist."
            return
        
        old =node
        if node.left and node.right:
            node=node.right
( ]8 H6 u% G4 j1 S
            left=node.left
! @" e$ p- q& V. ^& o1 I1 I' `            while left is not None:
                node =left
/ A) Z. S" o3 U                left=node.left
0 M9 Y* ^5 r( @" n% K7 s
            child=node.right
9 {* c% s; J1 d* u+ F            parent=node.parent
            color=node.color
1 P  U6 @) i: J7 T
% H% z! [. g3 t$ t9 A* w' P4 v            if child:
                child.parent=parent
            if parent:
% C' u  G6 F! v4 |                if parent.left==node:
                    parent.left=child
                else:
                    parent.right=child
3 j  C0 |) K& Q: D& o
3 `8 P: o  F5 w& V- J- X! D            else:
+ w$ H! t! [: I: U: O& V* e                self.root=child

7 |6 S: M! P8 z  D$ H            if node.parent==old:
, D, P1 L) S( y; t: Y/ |: [                parent=node
% _! W' f% ^, Q% d            node.parent=old.parent
            node.color=old.color
, Q& S% v* R: y" x1 I9 U  p            node.right=old.right
            node.left=old.left
) u2 t6 X% h8 R0 g$ Y2 N2 g0 N
            if old.parent:
! W/ H: u& Z# v4 a                if old.parent.left==old:
                     old.parent.left=node
( I4 U4 J+ b8 A4 R                else:
+ X0 I& P  x4 v  b6 X" G  b! j                     old.parent.right=node
            else:
                self.root=node

            old.left.parent=node
            if old.right:
( s7 I( G; y7 ^! `/ B                old.right.parent=node
3 }. r, Y- y$ F7 d) t2 Y' p
        else:
+ L# t* O. S0 |( m: l            if node.left is None:
                child =node.right
& c$ z& K) ~+ C6 s            else:
                if node.left is not None:
                    child=node.left
                else:
+ E2 s$ [3 c8 C# B) c                    child=None
            parent=node.parent
            color=node.color
            if child:
& Y5 ~# E; ]$ ]  O0 ^  a' o                child.parent=parent
            if parent:
& m8 X+ k2 w( @6 ?                if parent.left==node:
                    parent.left=child
                else:
                    parent.right=child
            else:
                self.root=child
7 m2 \4 c+ x% Y# F1 G; `$ ~
        if color==BLACK:
) y9 t) Q; `" w
" P$ Y( \  G, d  P. z7 Y            self.rb_erase_rebalance(child,parent)

! Z% K& ?$ M4 o4 Z1 @
    def rb_travelse(self,node):
         if node is not None:
' Y/ v( n. J5 Z  t$ u             print str(node.data)+'\t'+str(node.color)
$ Y, y6 V+ e. R( N2 t             self.rb_travelse(node.left)
             if node.parent:
                 if node.parent.color==0 and node.color==0:
! r* s3 |9 Q* }0 Z                     print "error"
                     return
$ f/ k( t2 ~3 r             self.rb_travelse(node.right)
, B) ^" e& F$ W3 c" Y- z& }             if node.parent:
7 K2 |& C% ?: p- g7 ^" ?8 J1 z                 if node.parent.color==0 and node.color==0:
2 Z; v; U* `+ G* O( d/ e9 v: F                     print "error"
                     return

& Q5 f( J  E4 h& M6 i         return
               
     
! Y* `$ k- D+ j" z2 R    def cmp(self,node1,node2):
        if node1.data>node2.data :
            return 1
6 J2 R! p8 n3 f, b3 I        if node1.data==node2.data :
$ p& _/ m  U" F1 P9 c5 s) M, w+ ?- {! M            return 0
3 I( |; b  u- P; S0 P" C0 O        if node1.data<node2.data:
! Z& n* o2 }+ `1 r  J            return -1
4 I8 L0 G" f$ I9 t/ C: g
! h0 X& N# c) c0 w* H9 G. Yif __name__=="__main__":
    print "main"
    data=[28,6,39,78,6,43,61,56,71,38]
/ ^7 |* Y0 j7 ^/ b8 g" E    #for i in range(10):
9 g6 H% n! p) l) l' z    #    rand_num = random.randint(0, 100)
    #    data.append(rand_num)
- f- m* Y4 y' W# M6 |    #print data
    t=RBtree()

! P/ `9 N, [3 D/ o6 f3 [; l5 u
5 t% R: m- i+ ^5 o    for i in range(10):
        t.rb_insert(data[i])

. N% W6 K" J! W: f, |' N/ F" ~  W
    t.rb_travelse(t.root)

    print "---------------------------------"
    t.rb_erase(data[7])
        
    t.rb_travelse(t.root)

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