红黑树python实现~

表咯痴

#!/usr/bin/env python
. [: _: V( C% X" L# -*- coding : utf-8 -*-

/ v; s4 {- o8 _( |import os
4 `" ?7 @2 S" @4 ^+ M, Rimport random
% `7 w' ]$ G/ ?7 N  S& H
4 Z, C0 I2 c4 CRED = 0
BLACK = 1

# s  g5 Z& S' _class Vector(object):
    def __init__(self,x=None,y=None):
        self.x=x
        self.y=y

class Node(object):
$ e0 H9 d! \# Y4 K& {  P        """docstring for Node"""
        def __init__(self,data=None,color=RED,left=None,right=None,parent=None):
            self.data = data
. @; I% @- I' Y( r2 u# h' O5 M1 A            self.color = color
            self.left = left
            self.right = right
            self.parent = parent

class RBtree(object):
    def __init__(self):
2 ^( h( F: |0 X* y' n8 a( @        self.root=None
( N5 K( |: Z/ Y$ M2 G; }) r        self.size=0
6 l; i( _  x/ c) F  u
    def rb_rotate_left(self,node):
1 L- k# t9 @3 F: }! [        right=node.right
7 K; d2 n4 L! e% h: {
        node.right=right.left
        if node.right is not None:
            right.left.parent=node
% m* G8 z' |* O+ T6 y& q
8 Y0 N& e; P; h3 F        right.left=node
& j5 ~( M0 I9 L7 x4 Z        right.parent=node.parent

. ~0 ~. L. t% J/ Q5 V0 ]        if right.parent is None:
               
            self.root=right
        else:
! B8 ]9 u' [3 F, `            if node==node.parent.right:
2 Z, T# ?" T: h  A                   node.parent.right=right
- ^3 a" z3 r# g            else:
                   node.parent.left=right
        node.parent =right
9 C5 v' O  G# x1 |+ v
6 i. y0 ~/ y3 d8 j7 a3 p+ D
, n* h2 t0 N% f$ C2 G3 L: z    def rb_rotate_right(self,node):
- C! I) }% }: n; n( z0 z( r- c0 D        left=node.left
        node.left=left.right
" D, n4 ?5 y# r
/ Y% s8 O; g  j5 \$ i, y        if node.left is not None:
            left.right.parent=node
2 e0 i1 S9 i7 L; \- F( {" c
        left.right=node
3 b0 e6 \6 A$ C        left.parent=node.parent

        if left.parent is None:
            self.root=left
        else:
            if node==node.parent.right:
' B! o* A* i- s  p                node.parent.right=left
            else:
, p4 x  h7 c. c; H( h                node.parent.left=left
        node.parent=left

0 m4 T* d( b! B/ H- l8 o2 @9 u    def rb_insert_rebalance(self,node):
- `( `0 v: i  f        parent=node.parent
        while parent and parent.color==RED:
; F8 R7 ^0 T& t' ^  S, P4 s' q            gparent = parent.parent
+ \0 e5 @$ \9 k/ S            if parent==gparent.left:
                uncle=gparent.right
                if uncle and uncle.color==RED:
                    uncle.color=BLACK
  C( _$ C0 K$ }# B7 M( B                    parent.color=BLACK
                    gparent.color=RED
0 f5 T1 ^( I. \1 ]                    node=gparent
" U3 M: f/ ?# \2 o$ m                else:
                    if parent.right==node:
. r) v9 y6 ^0 |4 h                        self.rb_rotate_left(parent)
                        tmp=parent
9 v" p) w. a8 }                        parent=node
8 {) q! w' v9 }# r                        node=tmp
                    parent.color=BLACK
                    gparent.color=RED
- D- ]( x* @! z' ?: t1 M
$ Y9 c! X" @; X1 B; U                    self.rb_rotate_right(gparent)
, c; I  X+ U0 b
, f4 D3 q: U/ @5 E. [                    if uncle:
                        if uncle.right:
. e3 e# G& Y5 A# v! B. g; b- y                            node=uncle.right
* h3 ]6 \5 o/ S2 C( w+ e1 a            else:
# X! O, S1 E: |; T8 o4 z                uncle=gparent.left
( ^9 ]/ \: q+ s1 P' }                if uncle and uncle.color==RED:
1 c7 J2 t0 n2 u                    uncle.color=BLACK
3 C$ H$ }2 o/ g: c9 e( D                    parent.color=BLACK
# W. n8 L% u& p                    gparent.color=RED
& V8 ?: {) ]3 }0 l                    node=gparent
) |+ d+ s$ ]' [6 d                else:
5 b! j' ^6 {  t. X4 M                    if parent.left==node:
9 }" g' N1 t3 ]7 R; j                        self.rb_rotate_right(parent)
  M# X5 T5 k7 ^8 c- g- C6 {                        tmp=parent
                        parent=node
                        node=tmp
( V/ L/ e- D+ S' G/ l, A0 @                    parent.color=BLACK
7 r7 h  R5 F/ ^; F$ W* e& A8 k                    gparent.color=RED
" b( V8 m$ K) |) ~                    self.rb_rotate_left(gparent)

                    if uncle:
                        if uncle.left:
: b) ^+ i- U/ o5 w                            node=uncle.left
            parent=node.parent
4 v. h6 K" }+ Y5 |9 g

        self.root.color=BLACK
& E* n4 V% O& b1 H, F, P        
* t; J  d1 A/ c6 A/ j   
    def rb_search_auxiliary(self,node):
        tmp=self.root
        parent=None
; t& B! ?4 _$ E" `; L6 n        while tmp is not None:
            parent=tmp
, n8 H: G, h/ I- T1 d. D% \            cmp=self.cmp(node,tmp)
. B. `5 }0 G: i' \) l            if cmp<0:
                tmp=tmp.left
2 r: _+ H* @8 E6 h- _: ~5 \+ A            else:
                if cmp>0:
                    tmp=tmp.right
                else:
1 W1 I3 [' p" S. n' \; l5 h% |                    return tmp,parent

4 S0 K% E! ]; f9 p: s  ^) q' g        return None,parent
- H7 a6 _6 l/ S$ I
    def rb_insert(self,data):
        tmp=None
        node=Node(data)
, u* O8 y2 r2 F0 L; [" w$ }        tmp,parent=self.rb_search_auxiliary(node)
5 z+ j2 z8 ?6 w$ W; a2 b' {
5 x% z3 n: c4 V0 W- M: N8 C: Q        if tmp is not None:
" G& d8 Z: n, s2 ]8 P5 w* O0 Q            return

        node.parent =parent
% o6 N; M+ w9 I& I9 K        node.left=node.right=None
& v* J8 X6 \' C4 L1 f9 B2 C        node.color=RED
. d3 x; f% r# C. Y* e- D" S1 s" S
: M) o1 Z6 }$ s: l2 W5 t4 b        if parent is not None:
2 V# F5 w; A: W2 e% B" p" F
            if self.cmp(parent,node)>0:
                parent.left=node
% ^2 w7 L* x( [, c. g# C/ q- U; w9 S( s            else:
                parent.right=node
        else:
* |: g: }( X+ W2 i* v: u            self.root=node
( ^) }) }- T: C. t9 c0 D) ?        return self.rb_insert_rebalance(node)

( `* e; A+ p7 j. b    def rb_erase_rebalance(self,node,parent):
. \# |0 k& J6 u" r        while((node is None or node.color==BLACK)and node !=self.root):
# `: P+ |" ^1 F1 Q, n$ M$ z            if parent.left==node:
                other=parent.right
! D; @2 |/ [- ^/ Z                if other.color==RED:
, b* T. M; z& ?                    other.color=BALCK
                    parent.color=RED
( x- Q0 x( V( Q. K8 ^" q* A& _                    self.rb_rotate_left(parent)
& ^3 K* k- {6 Y                    other=parent.right
                if (other.left is None or other.left.color==BLACK) and (other.right is None or other.right.color ==BLACK):
$ k7 C' C6 x. ?                    other.color=RED
                    node=parent
4 n. `9 h( F2 d: C4 z, @                    parent=node.parent
* V, ?. K" x6 U+ Q1 o+ Z                else:
  _$ H8 o* F/ q; c9 h% Y$ K                    if other.right is None or other.right.color==BLACK:

4 u) K( `/ W0 X                        if other.left is not None:
                            other.left.color=BLACK
                        other.color=RED
6 T! g- C" g+ `" b  O5 j6 T                        self.rb_rotate_right(other)
, U2 q  a& S, Q' r+ i                        other=parent.right

                    other.color=parent.color
                    parent.color=BLACK
                    if other.right is not None:
% v' Z+ O% F9 k7 r# Q                        other.right.color=BLACK
                    self.rb_rotate_left(parent)
                    node=self.root
3 x- ^- _# {/ l5 i, ]: C% d0 S                    break
            else:
, H5 \8 B/ K4 k; V5 [/ ~1 G: b                other=parent.left
                if other.color==RED:
                    other.color=BLACK
! z- D& D) L1 f2 E8 `6 t) o                    parent.color=RED
                    self.rb_rotate_right(parent)
                    other=parent.left
* \! g4 P' k+ P6 {" F- ^+ G1 @                if (other.left is None or other.left.color==BLACK) and (other.right is None or other.right.color==BLACK):
% G( C5 j! |6 [" B                    other.color=RED
                    node=parent
9 R/ x9 ^2 Q7 E0 M# y                    parent=node.parent
% u+ h5 z# K+ k* v$ o; T                else:
- l* w2 H$ g5 a/ a6 w                    if other.left is None or other.left.color==BLACK:
6 G# g" X* x  R' @                        if other.right is not None:
1 i! O7 _. `, H9 u( G( r4 p$ W0 b3 _                            other.right.color=BLACK

' _; `) F% D$ u6 ]% W                        other.color=RED
9 h4 f  r3 {& G7 z( ^9 m: I* a                        self.rb_rotate_left(other)
+ B' E& I$ P: J# V. q; C- B9 k                        other=parent.left

                    other.color=parent.color
1 g# a, `0 g8 q" F* w                    parent.color=BLACK
+ t. ^2 X* |+ d( t% ~
                    if other.left is not None:
7 @; H& I; j4 e2 ]* y' o$ B                        other.left.color=BLACK
2 {" C6 q/ H- ~- E6 K7 E
                    self.rb_rotate_right(parent)
8 y- ^5 O) b- z9 K                    node=self.root
                    break
6 G! e8 u: k) n0 C! l& G
) }% X8 f: \) p0 r) Q6 R' k/ A2 o5 G
# m. G& V- r' n4 @" ?. @+ t
        if node is not None:
' Z$ G1 x% A8 o( H& H0 O            node.color=BLACK   
$ H, O# `* O* ?9 B
    def rb_erase(self,data):
/ p7 E1 I& f0 a8 B0 A% T        tmp_node=Node(data)
: R- ?7 \% H" K6 K        node,parent = self.rb_search_auxiliary(tmp_node)
9 b# f/ @3 Y" g  [( r! e8 e5 T        if node is None:
            print "data is not exist."
            return
0 Z+ Z1 ?, O# e        
2 R$ X9 u3 F! `, l7 d6 W        old =node
        if node.left and node.right:
. y- s& K) z. ]- h            node=node.right
! C' f. L' S+ t" d) f
+ `; K8 D! [9 F8 D3 Z0 f            left=node.left
  m' t( z/ K2 @            while left is not None:
3 I1 f6 F1 a  h6 g" i1 d                node =left
/ e- ]" e5 e9 L2 D7 L                left=node.left
- T6 [( X, V" @0 Q" s" U3 B6 s- P
2 L  R, O6 A* p* ]$ f            child=node.right
            parent=node.parent
            color=node.color
& d0 X2 p3 l0 q, E+ K1 M
# {% r# x# ?/ }, l- r2 U            if child:
                child.parent=parent
" z2 h' b9 g6 p- b/ P3 K            if parent:
( f" n: m1 d; X' W                if parent.left==node:
                    parent.left=child
                else:
/ Z7 a8 t4 P+ S5 c                    parent.right=child

* E6 D- X/ L( Z9 y9 @" j$ K            else:
8 Z0 S% f! k% z7 l# }                self.root=child

2 ^8 A( I, d- [$ Y+ c) R+ k2 X            if node.parent==old:
9 E9 }! ?' R3 ?' [: |                parent=node
% ?7 D1 D: B1 P6 s- {& @! c* \            node.parent=old.parent
; j& u/ x2 ], Y            node.color=old.color
            node.right=old.right
            node.left=old.left

            if old.parent:
+ i% w2 k5 Z; G( }$ z3 i                if old.parent.left==old:
! \+ e, q  D- r5 H                     old.parent.left=node
                else:
* n4 {4 ?: C' Y$ ?# S$ o" h                     old.parent.right=node
& }- a4 v) X1 q4 }2 D% f' @            else:
                self.root=node
% h* p+ y1 P6 R" H/ d; w- i3 Q
7 t+ }8 v: b+ E6 [" O0 Z; R5 u& F            old.left.parent=node
            if old.right:
( g1 T. x' N6 K6 u; _$ ?) X5 h                old.right.parent=node
, L8 p) t) m7 Q) B
        else:
  z( v" X) Y, X" P            if node.left is None:
% i: ~: I+ \3 [                child =node.right
            else:
                if node.left is not None:
3 f' m: A% Z% }# p+ p2 }                    child=node.left
" V1 E4 M4 F, n- ?3 p1 E3 P                else:
                    child=None
6 G( N: Z2 Q7 a- i, W8 P            parent=node.parent
            color=node.color
& C+ z6 u7 [  {1 S( Z. b. w+ }            if child:
5 r. ~" @9 k5 L% D6 ^                child.parent=parent
            if parent:
                if parent.left==node:
& I) t, N$ C% y1 [, P                    parent.left=child
                else:
; @6 [1 X( R; P# C9 q7 K, v                    parent.right=child
, o4 w0 `9 ~# M( \8 q            else:
                self.root=child

& F, S0 }+ w0 t# r" _8 I        if color==BLACK:

            self.rb_erase_rebalance(child,parent)

' v- H  i- V: J; z; Q9 X+ y
. `2 o4 a5 d% a' Y* t    def rb_travelse(self,node):
         if node is not None:
% u$ ]* E9 n) p  W             print str(node.data)+'\t'+str(node.color)
+ m, Z3 j6 A+ Z! @' P" T  [             self.rb_travelse(node.left)
# f/ {; e) z' n6 P% l2 c             if node.parent:
                 if node.parent.color==0 and node.color==0:
                     print "error"
' J% P8 \, ?# V* R                     return
             self.rb_travelse(node.right)
' h" a( I. b/ a             if node.parent:
, B. X# Q, x3 I                 if node.parent.color==0 and node.color==0:
                     print "error"
9 v2 z6 H! y6 S; I                     return

. b+ H9 d! A/ u5 f         return
               
+ Z1 V; h4 c7 n! u% j$ D9 R     
+ _  T( ~. S, s, h- o+ d" b. R    def cmp(self,node1,node2):
6 {. F( H- g/ k+ e, g' D        if node1.data>node2.data :
1 L* X* O6 Z: S5 P; M1 m8 X  k            return 1
        if node1.data==node2.data :
! a2 ]0 o, c$ l' `5 H9 P! g            return 0
        if node1.data<node2.data:
            return -1

  M2 L4 C! I$ b+ Gif __name__=="__main__":
    print "main"
! P( i* S6 V9 q# P    data=[28,6,39,78,6,43,61,56,71,38]
5 D+ I& W& S* }0 m    #for i in range(10):
" Z0 P, v& \" r! {2 O7 Y    #    rand_num = random.randint(0, 100)
    #    data.append(rand_num)
# Z4 }+ i; S" G9 D+ S    #print data
  l# Q2 b# F" D6 o- R8 h, z) y. t) d    t=RBtree()
9 l1 |' U- V% q3 n
2 S( \, j6 [+ n
    for i in range(10):
; k1 d9 k* J; p# W& I$ G8 M        t.rb_insert(data[i])


    t.rb_travelse(t.root)

8 Y0 U+ z* R8 u/ R$ G, i& y: d; G    print "---------------------------------"
6 t$ v3 r3 [' l    t.rb_erase(data[7])
        
, l6 K& k$ B! A* }) b    t.rb_travelse(t.root)
' |- h8 ^; k/ q

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