红黑树python实现~

表咯痴

#!/usr/bin/env python
* z7 d# M. i0 ^. ], D# -*- coding : utf-8 -*-
/ N) b: a0 y1 R' D; r, r9 E4 i$ u: w
import os
5 E, |; Y# @% [( }3 w* H, b7 D9 wimport random
0 b# W! [( B+ ~$ I
6 A/ m. V8 M- F8 D! N- F0 URED = 0
BLACK = 1

class Vector(object):
) }9 l- }. d; A    def __init__(self,x=None,y=None):
        self.x=x
        self.y=y
. \# l: B; o% p: u5 l; a/ ?7 e" O
, e* _! s# E2 A/ F! Iclass Node(object):
        """docstring for Node"""
, S, u2 e* C) @5 q) m. O        def __init__(self,data=None,color=RED,left=None,right=None,parent=None):
" F% E2 r. B# E  A, U5 m            self.data = data
1 u& K2 J# U$ W! B# ?: L4 C7 n            self.color = color
            self.left = left
. }, |8 l* q# e9 s* n            self.right = right
% b1 o2 D9 v$ `. g            self.parent = parent
8 d& P/ e8 ]- x  {8 c0 G- c) L
4 J, [( d! `) o7 Z* qclass RBtree(object):
    def __init__(self):
) F% X. I! k0 [8 S, S        self.root=None
8 B9 K# d, T7 ~' f  r. |* g0 B8 Y        self.size=0
0 N3 D$ @6 Q6 W! _2 w; d
: w2 m% p4 T" t/ P" M3 j* `    def rb_rotate_left(self,node):
        right=node.right
$ K7 m7 {- |$ ^% ?/ [* g: W. @
9 ^+ p! Y" T* e( k8 [* V        node.right=right.left
6 h/ k4 Y$ v# l; {$ ?        if node.right is not None:
            right.left.parent=node
- a+ {  j$ R9 Q, j4 O, j: M
        right.left=node
( o5 `6 H: J& M# g( f        right.parent=node.parent

# l- M* e9 C$ Q* y        if right.parent is None:
               
            self.root=right
        else:
6 B4 z& W" i) R, F2 a9 Z0 ~6 g  B3 Y            if node==node.parent.right:
                   node.parent.right=right
            else:
                   node.parent.left=right
        node.parent =right
8 \! r' p9 r1 ]2 n/ k9 @
$ ?) b5 s8 h* F  k
* u' D8 G6 i7 ~. P. b+ d& P" F    def rb_rotate_right(self,node):
5 H. k0 A" i! l/ a' @1 k2 C* Y        left=node.left
% }- I6 W# e& J' ?' ~        node.left=left.right
2 T$ K0 l  v, h) P2 d4 o/ P1 e
: @' c; v% y+ r# c        if node.left is not None:
            left.right.parent=node
* b$ |; i& V1 ?  J8 x
        left.right=node
        left.parent=node.parent

        if left.parent is None:
            self.root=left
        else:
, m5 y( w4 |" s. v2 f2 D# G- }/ f            if node==node.parent.right:
5 f/ A" m% I6 R$ N                node.parent.right=left
/ G( d$ @, C# s/ ^( q9 G            else:
                node.parent.left=left
        node.parent=left

& h9 V5 a; W4 \( G# M6 R' Y1 S# ]    def rb_insert_rebalance(self,node):
        parent=node.parent
        while parent and parent.color==RED:
            gparent = parent.parent
            if parent==gparent.left:
/ O2 ?. @- \" H: D5 Z                uncle=gparent.right
                if uncle and uncle.color==RED:
5 p. `# ~2 b1 j- l( b& Q2 s                    uncle.color=BLACK
- t! H% G( B' ~$ v; r/ w                    parent.color=BLACK
# {0 [8 Y& W5 {) V) x' z! C/ S                    gparent.color=RED
                    node=gparent
, o% }8 j6 s9 Y" G2 _                else:
                    if parent.right==node:
) a1 n& ~  ~; {& e9 }' G* P                        self.rb_rotate_left(parent)
0 q8 |3 [( w  ~* X( f8 _                        tmp=parent
                        parent=node
                        node=tmp
$ `+ }; n' |3 w                    parent.color=BLACK
8 Q7 d. o; y/ F! I                    gparent.color=RED
! L0 T8 ~! j+ h: g2 S8 c
# k2 Y! j3 Y- ?, a4 ^4 M- p                    self.rb_rotate_right(gparent)

                    if uncle:
9 z3 [" o8 @" T7 R+ m% V                        if uncle.right:
                            node=uncle.right
            else:
                uncle=gparent.left
                if uncle and uncle.color==RED:
3 x$ [7 H7 D+ L                    uncle.color=BLACK
% q. X0 u; x0 V/ M9 ?                    parent.color=BLACK
                    gparent.color=RED
                    node=gparent
                else:
                    if parent.left==node:
7 Q  {/ F+ ~* C2 ^2 @. Y                        self.rb_rotate_right(parent)
                        tmp=parent
' n; r6 O1 V: \3 L/ T                        parent=node
                        node=tmp
                    parent.color=BLACK
                    gparent.color=RED
2 s( r. B1 ]$ X: t! w                    self.rb_rotate_left(gparent)
. q! o% G9 |. h" z& \8 Y, Q0 n
                    if uncle:
- P# P  G' U: Y& A% {( T' v                        if uncle.left:
                            node=uncle.left
            parent=node.parent
* w9 X1 k6 S) g8 q( C& D: L4 D

- L9 {; A0 L2 P        self.root.color=BLACK
7 P# h% e# f4 O) b        
7 K& e3 J. c% S4 e   
) ^4 h- t; |' @% i* ?6 Y    def rb_search_auxiliary(self,node):
        tmp=self.root
; k7 X8 u3 m6 M+ v        parent=None
        while tmp is not None:
            parent=tmp
            cmp=self.cmp(node,tmp)
            if cmp<0:
$ b6 {* T; E* _7 ]( T                tmp=tmp.left
2 g! {, u; ?0 v+ `2 Y" e            else:
                if cmp>0:
                    tmp=tmp.right
                else:
5 S: K. N/ R9 N$ K+ T( z                    return tmp,parent
9 e5 t& }& @# |% h5 k' O- z  }5 j/ K
        return None,parent
  D( J$ o1 @: H, Q( Q3 W: T5 \, Y2 ]3 Z
    def rb_insert(self,data):
% l& C: I) T2 \* i        tmp=None
/ @$ Z! e; \. m        node=Node(data)
        tmp,parent=self.rb_search_auxiliary(node)

  \% ]6 |2 J: A& a8 z+ F4 j, c2 l4 h        if tmp is not None:
( g- |2 Z( ]* u( Q8 m: O            return
. K0 }/ S+ Y6 B; V5 `" }3 ~
        node.parent =parent
/ M$ x5 \( c  ]$ a5 J        node.left=node.right=None
        node.color=RED

5 }: `" {: p+ v3 S# T2 v' H3 {% l9 p; Z        if parent is not None:
6 `6 W# {' b6 M" G: H" E1 E
            if self.cmp(parent,node)>0:
                parent.left=node
            else:
                parent.right=node
. M2 o: {& s. V$ Q        else:
            self.root=node
        return self.rb_insert_rebalance(node)

" V/ y: I' n' _- C    def rb_erase_rebalance(self,node,parent):
. k; i" x$ v; ]* o) @0 c' Q        while((node is None or node.color==BLACK)and node !=self.root):
6 I9 W6 f8 b2 |/ I8 j            if parent.left==node:
                other=parent.right
  b2 x3 Q/ ^. O( t) b                if other.color==RED:
                    other.color=BALCK
$ _, `* Q: b* @: A1 n                    parent.color=RED
! T9 S: F+ I2 \                    self.rb_rotate_left(parent)
                    other=parent.right
+ A! s8 O6 d2 n+ \  d                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
" v/ t  f4 D+ x- O                else:
+ N6 \" |$ G/ }+ L  p                    if other.right is None or other.right.color==BLACK:

2 ^8 L% w% r. _" X; `: M; o, R5 `                        if other.left is not None:
                            other.left.color=BLACK
                        other.color=RED
                        self.rb_rotate_right(other)
$ c0 \% m+ q: }5 ?3 B+ u                        other=parent.right
5 Z7 l1 t' B, {* Y1 P& `* z& ^
                    other.color=parent.color
                    parent.color=BLACK
                    if other.right is not None:
2 r: W: ]4 N7 T9 @2 u8 Q- n                        other.right.color=BLACK
                    self.rb_rotate_left(parent)
                    node=self.root
                    break
. J* [/ L! x' ~7 h$ G) D% x            else:
                other=parent.left
                if other.color==RED:
: Y; k' A5 B& T4 Y% @% n$ h                    other.color=BLACK
                    parent.color=RED
4 `4 N; s2 Q* N' S- {                    self.rb_rotate_right(parent)
8 d; s; o8 \9 l, P6 f# j* C- X                    other=parent.left
) |. _$ E4 w4 u. [* [- Q                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
# q( p( E+ z# ^' W1 _, g1 j                    parent=node.parent
                else:
                    if other.left is None or other.left.color==BLACK:
                        if other.right is not None:
6 l3 ~' p2 D; X9 J  J- y                            other.right.color=BLACK
. T6 I1 B5 r, Q; |  S# _3 B( R- o! L3 F
4 D3 u( q7 [9 |( i4 i                        other.color=RED
6 e* F! S' A1 t" {1 W8 A+ {$ a                        self.rb_rotate_left(other)
                        other=parent.left

                    other.color=parent.color
                    parent.color=BLACK
. T* c# w# [9 r! e
                    if other.left is not None:
                        other.left.color=BLACK

                    self.rb_rotate_right(parent)
6 q( [9 H9 F5 F. I& r                    node=self.root
                    break
! h5 g  X5 {3 m& |* `0 u9 T, u' Z
# V5 ^2 \6 N5 V

        if node is not None:
            node.color=BLACK   

$ q: B- N8 @1 ^+ ^3 H( V    def rb_erase(self,data):
1 q, Z& I8 S# h# r0 v! I% f        tmp_node=Node(data)
        node,parent = self.rb_search_auxiliary(tmp_node)
+ p7 Z5 R) {( e0 J/ s7 n) L        if node is None:
            print "data is not exist."
: K3 ]. F% E/ g' J" O9 i            return
  A( }; U: R  ?        
5 A( ^- l! K- v( l9 b8 t7 o        old =node
        if node.left and node.right:
) r! F% L8 [" L7 R* F. G            node=node.right
, p' }0 ~3 a' H: t
            left=node.left
            while left is not None:
& `5 |+ U' W3 A& d                node =left
                left=node.left
& L% w$ S: A1 S) G5 Q' T; p! u
            child=node.right
6 t( |% M/ I" }5 \! ?            parent=node.parent
            color=node.color
& T+ `) r9 k" W" s, w$ o
, b9 K% F( ]) n4 `  x% A, i            if child:
3 \) ?, t  j" Z! o8 P/ Y                child.parent=parent
            if parent:
* y! U4 H$ B, a3 c  M5 l5 L                if parent.left==node:
                    parent.left=child
                else:
  G  w) ^" v( d, N" I% y                    parent.right=child

, w" r& K/ c, m            else:
                self.root=child

            if node.parent==old:
4 m/ D: N, r! J4 Q7 ~0 @/ s                parent=node
# J1 O( f0 {! z. q            node.parent=old.parent
" h8 e' l3 ]! x            node.color=old.color
            node.right=old.right
            node.left=old.left

$ l/ n9 D. v5 M, x9 h% j- v7 p            if old.parent:
! p+ C9 r$ _+ a% ~* ^                if old.parent.left==old:
                     old.parent.left=node
                else:
                     old.parent.right=node
7 B, g7 y" C# H+ W1 u1 B2 Y            else:
, ?, T* p6 L0 F  _) N9 w                self.root=node

2 L) F4 C) b$ b            old.left.parent=node
            if old.right:
                old.right.parent=node
, g# C9 N$ z/ i) A5 a- A' I( p* {7 t3 m
        else:
# a; V  C% Q/ {2 J  W/ H            if node.left is None:
2 b( d: J/ e% D' t8 z                child =node.right
" Y4 T7 \/ T# d            else:
8 P- I; i7 [; _$ o- t7 x  m8 t                if node.left is not None:
                    child=node.left
                else:
5 `; q: U2 J& Y1 F. Q. O                    child=None
            parent=node.parent
            color=node.color
. ^2 b5 b/ X4 `2 K' u$ i            if child:
( |: Z; g+ P/ _5 Z8 v; q+ E$ A                child.parent=parent
! h$ K0 f# k4 B* I6 G            if parent:
                if parent.left==node:
                    parent.left=child
                else:
                    parent.right=child
            else:
% q7 M; \+ X9 o! e. h) t                self.root=child

9 p2 Q" J5 p6 J) y        if color==BLACK:
$ E, N) a5 r" m( C9 w
: k8 k; y6 X) i4 A5 w( y& \            self.rb_erase_rebalance(child,parent)
& ~. t1 {( P: Q. I0 V

    def rb_travelse(self,node):
& s& }2 @" Y4 |         if node is not None:
6 _5 q# {" n. ?0 N* a             print str(node.data)+'\t'+str(node.color)
: R5 Z6 r" @2 v* d3 z7 x# |, }             self.rb_travelse(node.left)
             if node.parent:
                 if node.parent.color==0 and node.color==0:
) d; w6 n  ?" w% Y                     print "error"
/ p, l% P8 X+ g3 w  s1 b! U                     return
9 Y1 w0 [! h2 u2 b2 I6 j) b8 W             self.rb_travelse(node.right)
$ l2 B) n$ T2 [$ x4 @6 r3 |$ U             if node.parent:
( _% L, T' E+ U: G                 if node.parent.color==0 and node.color==0:
                     print "error"
                     return

' ~  z% S) C; o% b# S         return
9 D9 s) t! R4 m5 {               
- D, @5 N) B$ J     
    def cmp(self,node1,node2):
        if node1.data>node2.data :
* y8 B% M: W+ Q* B6 a  E$ l9 U            return 1
+ ]. I) i0 r" F9 l+ d# W        if node1.data==node2.data :
  v/ g% |" v$ u: X& d$ o  Z8 q  G            return 0
% ~, c3 H$ R: X$ @/ l        if node1.data<node2.data:
            return -1
2 y+ E& E7 k  q9 B6 I" U0 `4 Z
6 x# N/ o7 V$ s# [2 I, gif __name__=="__main__":
# G8 I7 N7 ~# v4 {0 r    print "main"
    data=[28,6,39,78,6,43,61,56,71,38]
5 h$ W6 Z1 i  ?! N/ _8 T) J    #for i in range(10):
    #    rand_num = random.randint(0, 100)
$ m# U  x5 A9 V3 y. m. w    #    data.append(rand_num)
    #print data
& O" _5 x2 F: q3 h7 f  U    t=RBtree()
/ |3 E* r) n8 s% x0 e

    for i in range(10):
        t.rb_insert(data[i])
  H! J: [: k. ?. g" V

/ }" {, \' j8 {$ Q+ s    t.rb_travelse(t.root)

    print "---------------------------------"
# `" E  b5 W* C2 z8 I+ t% d2 o: S    t.rb_erase(data[7])
        
  ]0 y0 J" Y% M$ E/ R& A/ a7 ^( R, u    t.rb_travelse(t.root)

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