红黑树python实现~

表咯痴

#!/usr/bin/env python
# -*- coding : utf-8 -*-
3 J; N$ M4 N8 ?/ u, F- v
# a: p' b3 n2 D8 wimport os
" m6 T: l0 u+ N" M2 ~; t6 }import random

RED = 0
BLACK = 1
4 t; C- d6 O% @! j
class Vector(object):
8 X% }  z, e& G' \/ Y7 c8 b6 g    def __init__(self,x=None,y=None):
        self.x=x
        self.y=y

class Node(object):
        """docstring for Node"""
( y, Y4 d5 D: p* \        def __init__(self,data=None,color=RED,left=None,right=None,parent=None):
            self.data = data
            self.color = color
. I, a* c+ ~8 s# p& }$ @" y            self.left = left
$ f9 c" i4 x% v+ u% Y0 A* t            self.right = right
            self.parent = parent

( K# Q! J/ j7 }/ U( K. m: Cclass RBtree(object):
    def __init__(self):
        self.root=None
7 X. E( d5 t$ L        self.size=0
( B) T3 g; [& i" L+ J# f. L; j1 R
2 A+ L2 O- q) @5 A# X6 Q6 V6 F    def rb_rotate_left(self,node):
        right=node.right
( {' d3 Y8 k3 h
        node.right=right.left
        if node.right is not None:
  A& X2 @3 k9 z2 A2 R            right.left.parent=node
, K. ?8 E1 p+ e7 y9 q& B
7 k' }" y1 ^0 k! U" z        right.left=node
: F, z) U3 W1 U+ B' ?5 [( M+ x( J        right.parent=node.parent
- G6 ?: H7 H# ~( T* c" h% }) X# g2 D
        if right.parent is None:
! u. l" X) ^' Z1 m% O7 T: t               
0 T0 i( y5 q2 @3 r            self.root=right
        else:
            if node==node.parent.right:
                   node.parent.right=right
            else:
                   node.parent.left=right
        node.parent =right
; J1 x9 Q. |0 D
8 G$ x5 A; u( }6 j
- U) m) y( G* b! D1 V    def rb_rotate_right(self,node):
        left=node.left
: H/ A% g' k# |$ O4 i  E- ^7 ]+ l: G        node.left=left.right
) Q! S$ X& a. r& D
        if node.left is not None:
            left.right.parent=node

. F, ?# s$ Z7 F- l. q( ^! }        left.right=node
/ T* h7 v* o4 h# k& E# q        left.parent=node.parent

; W/ C, o& V) V3 l! g        if left.parent is None:
* d2 P5 t- E2 q8 @# i            self.root=left
( X% s2 l; x6 W5 M        else:
) ?" h5 j) c& S5 y& e" i& @& c0 [# M            if node==node.parent.right:
                node.parent.right=left
            else:
                node.parent.left=left
        node.parent=left
+ i$ I( r- M5 E0 r
    def rb_insert_rebalance(self,node):
' e/ Q( q3 e' V: Q        parent=node.parent
% w7 r# b+ M8 e3 l; I  G        while parent and parent.color==RED:
            gparent = parent.parent
            if parent==gparent.left:
/ ]7 S5 q( I+ D/ _) G. F3 [. p/ ?                uncle=gparent.right
                if uncle and uncle.color==RED:
                    uncle.color=BLACK
                    parent.color=BLACK
, l0 l; Y. E# ~# ~  i5 ?) y                    gparent.color=RED
                    node=gparent
                else:
                    if parent.right==node:
                        self.rb_rotate_left(parent)
                        tmp=parent
# T6 W1 B8 P- H# G  c0 S                        parent=node
3 S$ [: u: J7 y                        node=tmp
) Q& ^$ _% ]$ s- H                    parent.color=BLACK
                    gparent.color=RED
3 j- r- j2 s9 y8 {6 f" B" e' A7 _
                    self.rb_rotate_right(gparent)
# Y1 T+ }. K9 ?
                    if uncle:
" S) ~  Q$ R6 p$ j7 L  G3 t, l( B                        if uncle.right:
% y1 }8 w2 J, O: r                            node=uncle.right
8 U( N  l: ~; Z  D4 R            else:
. Y; ?9 G2 Y) T. Z8 p4 H: U, s                uncle=gparent.left
0 T6 i' O+ _4 k  d                if uncle and uncle.color==RED:
9 ~2 n3 x1 F* Q. \. j  C! k                    uncle.color=BLACK
                    parent.color=BLACK
9 d) E8 O8 h( x. w2 c                    gparent.color=RED
; C8 o* `0 r7 {                    node=gparent
8 U9 o% ]% p3 r, g8 u* v                else:
                    if parent.left==node:
/ W7 s5 [& H$ E5 `5 ^6 ?0 q% K% a" y                        self.rb_rotate_right(parent)
                        tmp=parent
                        parent=node
; o6 j0 d( x( d' A1 _! k/ m0 R                        node=tmp
9 o2 A8 K0 B+ {2 G& J2 S9 D" L" x' g                    parent.color=BLACK
5 J+ T- i% S, j                    gparent.color=RED
7 Y4 b; B* q  d, t* C- @4 q                    self.rb_rotate_left(gparent)

                    if uncle:
                        if uncle.left:
                            node=uncle.left
) L, ~; T/ _' Y2 t0 J            parent=node.parent


1 @$ i, @/ H' J: W9 ~        self.root.color=BLACK
7 i' l* T& M) \% w. \% x8 K        
3 z7 c- V: x3 P7 @( z( K) s   
    def rb_search_auxiliary(self,node):
        tmp=self.root
        parent=None
        while tmp is not None:
- b5 X6 b7 a4 t* X  n            parent=tmp
            cmp=self.cmp(node,tmp)
            if cmp<0:
1 }- o1 o. C( T, z9 U                tmp=tmp.left
0 L% B" Z$ C5 s+ u! e            else:
                if cmp>0:
1 b: _+ a+ j8 |1 Y! v. p) O                    tmp=tmp.right
/ w$ g& z2 U) U/ q5 P8 u$ [" {                else:
, @* s! Y% W8 ~5 t                    return tmp,parent
5 o: T+ \7 ~. Y8 _
+ w  f& c$ e5 M' c: L* ]  L        return None,parent

  u1 r4 A3 u- ^0 n3 a    def rb_insert(self,data):
1 Q, t+ E5 |3 W- I        tmp=None
        node=Node(data)
  g9 S2 ]- c+ L7 r" o        tmp,parent=self.rb_search_auxiliary(node)
: n' l0 {5 G4 q8 F6 i6 D" j* n
) A2 q& u* M$ Z4 u7 v* r        if tmp is not None:
            return

        node.parent =parent
. D2 m1 y: F4 p* \  V        node.left=node.right=None
1 m% T. Z! h4 U. K! r        node.color=RED
9 A( w& }* q/ {2 z1 u- [
3 L; Q( p8 v) \        if parent is not None:

            if self.cmp(parent,node)>0:
% d: ^" {" U; {5 V: W                parent.left=node
            else:
                parent.right=node
        else:
( Q9 M& f0 b3 u            self.root=node
" s  D; @, I% Y5 W+ S        return self.rb_insert_rebalance(node)
8 N' F* H" }+ K; Y" u3 H: C3 j# Q
    def rb_erase_rebalance(self,node,parent):
7 Y4 k0 p* E5 f2 n* J. A2 M/ w        while((node is None or node.color==BLACK)and node !=self.root):
3 s, V6 a4 u6 n8 X4 |            if parent.left==node:
1 U- Y* ^. d" N7 ?2 L                other=parent.right
3 T: d4 m0 ?  Z! `8 D+ X4 Y                if other.color==RED:
2 w3 D  z8 f) T( e+ |                    other.color=BALCK
                    parent.color=RED
                    self.rb_rotate_left(parent)
                    other=parent.right
% H/ C/ O1 S/ p: c                if (other.left is None or other.left.color==BLACK) and (other.right is None or other.right.color ==BLACK):
! F0 e  D+ m! _5 [# n                    other.color=RED
( A# P( m+ T/ D$ w& S                    node=parent
* h3 i4 Y, y$ q/ p                    parent=node.parent
, Z0 i( E% A! i- X, @6 p- n. y                else:
                    if other.right is None or other.right.color==BLACK:

                        if other.left is not None:
                            other.left.color=BLACK
0 W) }2 C! j% e                        other.color=RED
                        self.rb_rotate_right(other)
                        other=parent.right

/ g& j3 K9 _  O3 X+ G                    other.color=parent.color
" g# u7 ~6 M0 l+ N7 E$ t$ }, U. b                    parent.color=BLACK
# a/ J. n4 J, N  C                    if other.right is not None:
                        other.right.color=BLACK
                    self.rb_rotate_left(parent)
& |, A* @6 i8 O2 Q3 i; o                    node=self.root
                    break
) ]- E% G8 T$ E( p3 Z% W2 G            else:
                other=parent.left
, ~# J) p3 P( n) }: _                if other.color==RED:
                    other.color=BLACK
4 J. B& p6 ~) o* H- z9 A1 u7 \                    parent.color=RED
                    self.rb_rotate_right(parent)
                    other=parent.left
* y; G0 F" {; Z' q: ?) T: [1 [) J                if (other.left is None or other.left.color==BLACK) and (other.right is None or other.right.color==BLACK):
$ o" P& Z6 Q, o/ W( ~( ^( _8 c; a                    other.color=RED
                    node=parent
5 a, X9 l% u! R9 R+ V                    parent=node.parent
                else:
+ f* z: C8 Q9 R" U" t! r                    if other.left is None or other.left.color==BLACK:
6 [; N8 W, _0 U! g8 y' ?                        if other.right is not None:
                            other.right.color=BLACK
% c1 E  v% }; N  L: t$ G: D, F: T
                        other.color=RED
  E3 e: M# j" X7 y, F                        self.rb_rotate_left(other)
  \3 x: K' v: D, L5 e' f5 _                        other=parent.left

9 N- \  @8 c% l( a" q  a, A                    other.color=parent.color
                    parent.color=BLACK
0 Y5 r2 [* i/ ^: d3 W
                    if other.left is not None:
4 s& @0 f# r9 N& y( K# z  _3 H                        other.left.color=BLACK

! k3 u3 F' K  ^                    self.rb_rotate_right(parent)
" }+ o1 o- w' y8 k+ P                    node=self.root
! l; p) c. o8 H' J: G& Q, L                    break
& E0 g5 I  q! D9 m! C/ O
9 V1 [+ [- X9 R3 u4 c' d/ m; r

        if node is not None:
            node.color=BLACK   
* B1 U/ Z6 J1 i4 ~/ A& Y
    def rb_erase(self,data):
        tmp_node=Node(data)
        node,parent = self.rb_search_auxiliary(tmp_node)
        if node is None:
            print "data is not exist."
            return
' J4 S3 p" E4 u: L. @9 u$ w        
        old =node
        if node.left and node.right:
$ W* x4 v2 X( S; }+ D- L9 v            node=node.right
4 ]" H/ i8 D7 M
            left=node.left
            while left is not None:
; ~' z& z( B+ z0 c  L1 p2 m                node =left
. k0 i) V- o2 }. f3 H2 Z5 D; f4 v                left=node.left

            child=node.right
: ~4 f! b( X' c  m, @            parent=node.parent
            color=node.color
- {/ C5 s" H$ X! y  E
* \9 R' I4 C" v% Y5 v  v0 ^  q            if child:
                child.parent=parent
            if parent:
                if parent.left==node:
0 s( [6 _1 `" _3 k. H& _                    parent.left=child
( r0 Y0 t3 S+ N, f# \* Y9 a8 R                else:
                    parent.right=child

+ s' ^4 i  `2 I0 L# u            else:
                self.root=child

            if node.parent==old:
                parent=node
* e3 P+ Z) _% Q8 Q; z8 o; E# P+ @            node.parent=old.parent
/ f- s6 a' @' [5 Q  i! V            node.color=old.color
# B3 }& b4 k9 ^- T7 J            node.right=old.right
            node.left=old.left

! A; s2 q, T! I6 O: E# {            if old.parent:
; s& ^' L# g3 O0 G# k* U/ O& V; |                if old.parent.left==old:
                     old.parent.left=node
# P) |, t/ J' T6 A                else:
                     old.parent.right=node
2 O; t) B& d$ L( U5 c1 K( k9 l            else:
- o0 E0 r/ J% V* M7 v( G+ L                self.root=node
8 Q$ j" v+ z' Y  \/ p
  K% e' u( u* C& T/ h- E6 w            old.left.parent=node
0 S. u; ?6 W$ r/ P# ?            if old.right:
                old.right.parent=node

$ O0 Q! S- Y& b  @' k+ }        else:
            if node.left is None:
                child =node.right
            else:
                if node.left is not None:
/ H& d. |' H$ E- Q# z6 u9 O& D7 s                    child=node.left
                else:
( ^% |! x4 O! e$ P1 J+ k: W% w                    child=None
2 [7 X( g) b- Z4 ?" Z% b2 l            parent=node.parent
( ^5 Z$ }+ d( I- x            color=node.color
3 z, L# r0 ?8 J3 Y) |3 Z            if child:
                child.parent=parent
            if parent:
                if parent.left==node:
                    parent.left=child
                else:
                    parent.right=child
" h- }" C1 i5 y            else:
6 c; T3 N: Z: p5 R                self.root=child

5 v% v; K7 ~" m        if color==BLACK:

+ z3 f* Y$ t  z3 j& c# V; ?7 @" I            self.rb_erase_rebalance(child,parent)
( Z. j: I! P, l- \9 r

    def rb_travelse(self,node):
; s* A" M) w/ D         if node is not None:
6 O+ n9 N% }. L3 a7 i/ C$ S" y             print str(node.data)+'\t'+str(node.color)
             self.rb_travelse(node.left)
1 f& O7 x3 {" L. p3 s" B+ g             if node.parent:
                 if node.parent.color==0 and node.color==0:
                     print "error"
                     return
) `' D7 M0 x/ G# |( w             self.rb_travelse(node.right)
! c, j. c; [# N: r* c; h( K" f             if node.parent:
                 if node.parent.color==0 and node.color==0:
                     print "error"
                     return

1 Z4 h% }1 U5 v         return
1 l5 D2 d% K6 x# a7 Q/ {' C& f               
7 X" x, _4 d4 c9 r1 F6 X9 }     
    def cmp(self,node1,node2):
        if node1.data>node2.data :
% B, ]1 _" E4 v  X            return 1
' b2 F$ J7 E( s* x9 j        if node1.data==node2.data :
            return 0
        if node1.data<node2.data:
            return -1
8 `4 Q% m4 m# }
7 L2 L. O& B+ b& K3 z' Vif __name__=="__main__":
    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)
9 e* |7 y: p2 @3 [4 q    #print data
    t=RBtree()

# K  j+ k' F: L7 J5 L
    for i in range(10):
' V: ?! m& ^1 V4 y! P5 Q        t.rb_insert(data[i])
' ^) j/ Q7 D0 l
8 S, g6 K, `) A( h
    t.rb_travelse(t.root)
$ c4 Q" J7 D1 T2 B2 V& F/ |
    print "---------------------------------"
( a  _, y; B4 J4 e6 w5 o    t.rb_erase(data[7])
6 ]3 I' `$ d5 \        
    t.rb_travelse(t.root)

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