红黑树python实现~

表咯痴

#!/usr/bin/env python
( y2 w. s, @2 w% [3 m- C2 G# -*- coding : utf-8 -*-

2 o: h$ U' ^7 i1 ?import os
0 J3 |! H& ]2 w) \0 A3 O3 S0 J! _* Vimport random

" {, B2 P: R4 j6 h( }RED = 0
" ^: B& T1 Z8 `  n0 k. r5 F  \BLACK = 1

8 U. C; q# ~( D$ J- kclass Vector(object):
8 S& v' @# E- e8 c/ X0 r6 b& \* S: w    def __init__(self,x=None,y=None):
0 L# V5 _' _# s9 X  R        self.x=x
/ [5 k8 d( E3 `* L7 ^  K        self.y=y

% D  P9 w2 F6 u1 g7 M# b% vclass Node(object):
  l8 H7 s6 _  t2 |( K! U: i        """docstring for Node"""
: P8 T7 Y, B7 S& \2 z) }        def __init__(self,data=None,color=RED,left=None,right=None,parent=None):
. @6 c- K0 X5 S' M0 k& u5 i& m/ M            self.data = data
" w! [2 `8 Z5 W0 z* C" ]            self.color = color
8 r  @' L6 Z0 C, ^2 y* t" R            self.left = left
+ Y7 ~- O* Z! \            self.right = right
            self.parent = parent

; |1 B+ K. n  s" k5 L+ cclass RBtree(object):
) X8 E7 H& E# A6 h! n    def __init__(self):
        self.root=None
) R! ~6 d( {5 W9 O, W$ `        self.size=0

    def rb_rotate_left(self,node):
        right=node.right
* F: B( ~% \; o
7 Z; ]1 [. O8 V. `; s        node.right=right.left
6 C& p  o& z, n  ?3 E        if node.right is not None:
            right.left.parent=node

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

        if right.parent is None:
               
            self.root=right
        else:
            if node==node.parent.right:
) Q5 ~! ]# o. z& {. n                   node.parent.right=right
            else:
                   node.parent.left=right
        node.parent =right
2 b1 c+ \) {7 c2 u- y& V

4 v7 q6 C, E  T4 e6 l5 R4 z    def rb_rotate_right(self,node):
        left=node.left
        node.left=left.right
" J2 P7 B8 l7 I& V
        if node.left is not None:
            left.right.parent=node
/ o; W* {3 f" w- u- N" Q7 R% o7 g% t
. L' O3 A. ]( b        left.right=node
        left.parent=node.parent

        if left.parent is None:
( _! g4 u7 q- b+ S            self.root=left
        else:
            if node==node.parent.right:
! j6 l" b, H) _                node.parent.right=left
' Q* ^6 C. J! c  l  |            else:
                node.parent.left=left
0 A$ O/ h0 q2 c- g8 \. X        node.parent=left
  l3 e$ z& J, \: L7 N
    def rb_insert_rebalance(self,node):
. A, l; \4 L- m" Q8 p        parent=node.parent
        while parent and parent.color==RED:
, k9 u- G0 Z7 E; e            gparent = parent.parent
            if parent==gparent.left:
                uncle=gparent.right
                if uncle and uncle.color==RED:
  b: i. v; @# U& Y                    uncle.color=BLACK
. H! J, g/ ?6 l9 h( R& F6 I                    parent.color=BLACK
                    gparent.color=RED
                    node=gparent
, n% p9 w7 S% x) G                else:
                    if parent.right==node:
1 p. P; _8 e! a+ j3 B# C# l                        self.rb_rotate_left(parent)
+ T8 p( S7 c2 c  m                        tmp=parent
. b: j' o, m" N, D* o  G                        parent=node
5 u/ v6 y" p: s1 P( V7 T: ~2 a                        node=tmp
: b1 r  t9 Q. }1 n0 F                    parent.color=BLACK
                    gparent.color=RED
3 v, E/ M5 v- R
8 f. {% _, z6 b6 U- r, S. r. [                    self.rb_rotate_right(gparent)
: X0 `! T5 Z* J8 }/ r$ _) A/ v8 s
* q  A( U# ?- I: ^5 a4 O$ V- k                    if uncle:
                        if uncle.right:
- f' n- o+ u- B/ p; T                            node=uncle.right
  r; \- I) P) P: _! x- H0 I            else:
                uncle=gparent.left
, i% A$ D- j6 d1 H$ _; L                if uncle and uncle.color==RED:
% u! h' j2 n9 L8 J$ T( B                    uncle.color=BLACK
' r7 e' O9 k( _8 I% r; e                    parent.color=BLACK
                    gparent.color=RED
                    node=gparent
                else:
" o! T: C$ N* ?                    if parent.left==node:
                        self.rb_rotate_right(parent)
! }/ p  S* G9 d  x2 M; g. E6 e                        tmp=parent
& Z' {5 _. x( ]                        parent=node
$ _7 M1 H( k3 D; ?) `9 U                        node=tmp
- g, K9 r) P( Y4 L! S# c8 s                    parent.color=BLACK
                    gparent.color=RED
                    self.rb_rotate_left(gparent)

8 m1 e; Q8 w& A  o0 t% P9 }4 Y4 D" Q# B                    if uncle:
                        if uncle.left:
0 s, h7 f3 K# t# Y' U                            node=uncle.left
            parent=node.parent

' G  l' ?0 {( E3 J+ Y* h( w
" K# w5 m6 H/ r        self.root.color=BLACK
6 t+ q# e8 H2 I3 p6 k: P        
+ s& A  C7 F/ k/ o   
' q/ F8 k. A  U$ A% u) w' |    def rb_search_auxiliary(self,node):
        tmp=self.root
        parent=None
3 d% y- C7 f/ k. T! e        while tmp is not None:
            parent=tmp
            cmp=self.cmp(node,tmp)
6 n- \+ m5 F, B- M& I! h: j            if cmp<0:
5 y8 L; _5 C2 z/ ]# _' V; P$ Z" V5 F                tmp=tmp.left
            else:
8 T! T- Q# e0 v5 }! Z0 G( s# i                if cmp>0:
                    tmp=tmp.right
* Z0 |; f& u5 c4 W) S0 S                else:
                    return tmp,parent
/ [# d/ S/ }% _
' O8 g. `" J3 i8 K0 m) s' c        return None,parent

3 q- _8 G; T4 D) z" k" Z    def rb_insert(self,data):
; n0 y" U) G' ?# M        tmp=None
        node=Node(data)
        tmp,parent=self.rb_search_auxiliary(node)

6 R. j* ]: G7 c        if tmp is not None:
            return

        node.parent =parent
        node.left=node.right=None
8 ?9 M6 M1 r! k' u        node.color=RED

3 E& A3 W8 U8 e* ?        if parent is not None:

            if self.cmp(parent,node)>0:
7 |" U+ L; [3 [1 ?8 w' O                parent.left=node
            else:
8 v+ K- ^: f8 \7 ^8 L( x                parent.right=node
        else:
            self.root=node
( E! \  X( r0 o        return self.rb_insert_rebalance(node)

    def rb_erase_rebalance(self,node,parent):
        while((node is None or node.color==BLACK)and node !=self.root):
2 e6 h" |) N* y1 n+ l            if parent.left==node:
2 C, \4 ~. ^1 F" T                other=parent.right
# ^& n) r: {5 v  _- C0 A3 \( n; U                if other.color==RED:
                    other.color=BALCK
                    parent.color=RED
                    self.rb_rotate_left(parent)
2 @" d' Z* C, K1 S5 h' D5 W                    other=parent.right
                if (other.left is None or other.left.color==BLACK) and (other.right is None or other.right.color ==BLACK):
1 O& Z* `" r& O5 y. E7 @. I                    other.color=RED
9 o1 H$ n% m4 v5 q3 V. m- I" ~                    node=parent
                    parent=node.parent
                else:
                    if other.right is None or other.right.color==BLACK:

                        if other.left is not None:
1 Y2 ~( r. T% x2 _8 O0 Q3 X& g                            other.left.color=BLACK
                        other.color=RED
                        self.rb_rotate_right(other)
9 w. v7 J0 H% _! L) V" ?( n                        other=parent.right

8 c6 l2 K7 E% ^. p4 V1 E, [                    other.color=parent.color
/ Q0 G& C, H2 o6 i, t- \                    parent.color=BLACK
                    if other.right is not None:
- E9 ^0 U* K9 p, j/ O                        other.right.color=BLACK
6 x5 _- _+ e% x/ T# Y! m0 }                    self.rb_rotate_left(parent)
                    node=self.root
+ k0 o7 ]; V; T) s, X* r                    break
            else:
' h* M8 r* C2 {4 p" p9 b7 Z; U2 p                other=parent.left
                if other.color==RED:
                    other.color=BLACK
                    parent.color=RED
- D# r) h4 Y% Y- I6 @6 A9 x                    self.rb_rotate_right(parent)
+ y) d1 T1 k5 w2 ^                    other=parent.left
                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
* b" `2 n7 a7 W9 {' @$ ]- ~) [                else:
& F& N% [3 x8 Z8 M& I' x* q) ]                    if other.left is None or other.left.color==BLACK:
3 G7 C5 W( w4 I, {. S, k6 H" P8 X; A                        if other.right is not None:
                            other.right.color=BLACK

" o, f9 r" G  Q7 T, Y1 }/ Z                        other.color=RED
                        self.rb_rotate_left(other)
                        other=parent.left

& E, \( v( G8 Y" ^* J  k                    other.color=parent.color
                    parent.color=BLACK

: n$ N6 [6 S- E' a                    if other.left is not None:
                        other.left.color=BLACK
5 ?; E) a# V6 y  e2 \3 J! \
! Y' j7 L  ]1 ^5 P                    self.rb_rotate_right(parent)
7 x# a8 h$ k/ c1 x3 x8 p# v% s                    node=self.root
* e& V5 I4 J6 u# d$ @2 r                    break
$ n8 V3 i% D! Y% T% ^7 V
. Q5 l2 u/ H( y- g- K5 v( T

' M4 b. B3 V- s4 r        if node is not None:
            node.color=BLACK   

    def rb_erase(self,data):
+ J0 @6 n2 L# W8 O3 v        tmp_node=Node(data)
- C9 i. U4 D- a/ U        node,parent = self.rb_search_auxiliary(tmp_node)
& J4 \! p- i0 ~$ z; S9 y) ]        if node is None:
            print "data is not exist."
2 H7 }( n3 i8 y7 P* A" }: F            return
        
" N6 `4 I* E! a* `# l        old =node
, X6 q  N& x0 Y        if node.left and node.right:
            node=node.right
8 w5 z5 c3 |' ^* W" e: T( I
- o7 j4 \: t1 V# y4 H; q- G  H' A            left=node.left
) N" C* M/ X3 |            while left is not None:
                node =left
                left=node.left
# c8 f( I7 |0 }! c4 Y. _* r
            child=node.right
            parent=node.parent
  w3 ~. `8 O8 j# l' J            color=node.color

            if child:
3 ], i# d/ ~* s$ @+ [$ t                child.parent=parent
            if parent:
4 h: e' N8 Q+ [  O) E- {) d                if parent.left==node:
* I) O4 c3 q+ c" ^# }                    parent.left=child
3 p2 I2 S) l% y; w                else:
                    parent.right=child

            else:
$ M4 a9 w8 X7 e  S3 B/ n$ T                self.root=child

6 ], B; z+ O9 |9 x1 o            if node.parent==old:
, z/ b" j3 b' _. `0 t" ?- Q; l                parent=node
            node.parent=old.parent
' W4 b. }+ W) U/ D; ]9 O  _1 v; n            node.color=old.color
) b9 w& y! i+ O/ _; ]            node.right=old.right
            node.left=old.left

            if old.parent:
+ X# N# W# s/ M8 j0 n9 T                if old.parent.left==old:
                     old.parent.left=node
0 ~4 Y9 B2 |% B5 m& ^                else:
" X5 @0 S6 j9 z                     old.parent.right=node
            else:
                self.root=node
0 k+ }- L+ M1 m& i
0 c/ g3 Z$ l* |% A8 [            old.left.parent=node
2 {2 T. S5 g& _5 P( u: c            if old.right:
- T6 c5 }2 H/ `- U; d                old.right.parent=node

        else:
2 c1 b: w9 a' Q3 D: a# w            if node.left is None:
1 m) J3 k  C) N+ c0 c, k                child =node.right
& M  |% P( |' l6 y* `2 y5 C            else:
                if node.left is not None:
1 D( h6 t2 N# L( Z. P+ ~                    child=node.left
                else:
' Y( P; ^3 S3 W3 w8 w                    child=None
% N6 L( |) S& f3 P            parent=node.parent
            color=node.color
5 H7 c5 u# H( b6 B# m) r            if child:
                child.parent=parent
8 ^$ `3 c) G, |6 Q# G. l' F. _9 x            if parent:
                if parent.left==node:
                    parent.left=child
5 X! r- j3 i6 l                else:
4 m" p& M$ R- S                    parent.right=child
            else:
; n' l" B# E* C8 m                self.root=child
0 c2 L% N. L- _# r
        if color==BLACK:

2 t$ L9 q, j/ i2 W            self.rb_erase_rebalance(child,parent)

1 R+ O4 T% l# K( W/ a! M* i
8 V2 ~7 P: o! Z# d# n) I9 U    def rb_travelse(self,node):
" `5 C/ x6 O& D- g9 X* q; P* v0 t         if node is not None:
! @% ~& ?; h! l             print str(node.data)+'\t'+str(node.color)
             self.rb_travelse(node.left)
9 |3 P) c+ `, S: H: M% p- y             if node.parent:
8 A* [4 T' |" s8 |- Z                 if node.parent.color==0 and node.color==0:
                     print "error"
1 s& [$ B3 u5 b: f' U9 m                     return
             self.rb_travelse(node.right)
             if node.parent:
( ]; ?  a3 J# t0 ]                 if node.parent.color==0 and node.color==0:
                     print "error"
                     return
5 N9 n0 H2 K7 Z" @2 N+ Y6 X7 D( m
         return
1 O* |2 c7 w" Y  a               
     
    def cmp(self,node1,node2):
        if node1.data>node2.data :
4 U5 q( r7 |, y            return 1
        if node1.data==node2.data :
            return 0
, K7 T; j- W& }  J; m) Q4 w4 B        if node1.data<node2.data:
: z! }& G7 X+ K0 O4 Z8 z  H            return -1
3 b2 O' v' C9 R" W
if __name__=="__main__":
    print "main"
* \: S( B6 u) `9 _5 u    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)
" g" r8 X. u/ Y( a/ s: x2 ^    #print data
1 w' C8 T2 c9 C7 d) Z, I    t=RBtree()
3 ^5 M3 R, ~! h) k+ }& ^
. h0 b, f) i( k4 G  [
    for i in range(10):
        t.rb_insert(data[i])

, e3 ]; E  J3 @3 }
    t.rb_travelse(t.root)
/ t# n/ R; M' b9 ]5 {2 m" @
5 l3 G4 @  C: ^2 u* r    print "---------------------------------"
$ F. B- }# B9 n! h    t.rb_erase(data[7])
        
9 Z, v. ]: I% N3 j, {    t.rb_travelse(t.root)
6 u# ]3 \$ `: Y  n6 g

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