红黑树python实现~

表咯痴

#!/usr/bin/env python
1 i& l2 \2 @- }" s$ ~# -*- coding : utf-8 -*-
, ~8 I: a9 r2 k9 R
import os
import random

3 r5 L- D4 K' v4 l$ N1 ~- K4 a  BRED = 0
BLACK = 1

8 {# C$ Y5 X. w& e  @class Vector(object):
( T1 |2 r) x  N, F& n    def __init__(self,x=None,y=None):
        self.x=x
        self.y=y

class Node(object):
$ C1 y0 `2 a: g0 P4 e        """docstring for Node"""
1 J+ I$ z' s* l" Q) Q        def __init__(self,data=None,color=RED,left=None,right=None,parent=None):
6 P$ G7 Z2 V% K            self.data = data
            self.color = color
            self.left = left
* ?& S/ ^: e8 `6 l7 I            self.right = right
            self.parent = parent
2 N0 u- k, w  k' M, V) e' W
class RBtree(object):
    def __init__(self):
        self.root=None
) ^5 t( y. L/ o" B4 @: P        self.size=0

3 }2 |8 t7 f; v6 O( ~1 o! f" l4 _3 h    def rb_rotate_left(self,node):
        right=node.right
' |; g5 N" d' w5 \* N: j
( ^4 w  M  T* V  p        node.right=right.left
        if node.right is not None:
9 C$ w$ l8 Y# ]$ B( e; q            right.left.parent=node
: f" a" C7 H7 @6 N+ N
        right.left=node
        right.parent=node.parent
5 V4 X5 F/ G) u2 g7 @
( K( x3 M0 F& t        if right.parent is None:
               
            self.root=right
6 w7 f7 K, [+ I' m        else:
            if node==node.parent.right:
$ i. q8 I; K5 b6 o7 E: y* Q                   node.parent.right=right
+ B9 z+ D2 e. s            else:
( H  i/ S; D1 F9 k                   node.parent.left=right
* S7 G4 t( D; f, V, a        node.parent =right
9 ?3 l  m7 W" C; m0 O

    def rb_rotate_right(self,node):
) M5 h& s8 T' L6 ?  }3 A2 j        left=node.left
        node.left=left.right
* W. b, k: v! q9 V
        if node.left is not None:
# G7 h- _: ?" P$ g9 r: D            left.right.parent=node
; f- x5 T9 h* U  E$ _" C$ h
& w! b. `+ e2 ?: n  o3 d" ]7 Y; Q        left.right=node
5 E; r' K: u, P, W* U* B        left.parent=node.parent

        if left.parent is None:
            self.root=left
1 J! |$ k* v, X4 l) ^        else:
8 ]$ |' A6 P) L0 X4 N) Q. C            if node==node.parent.right:
, p, ^6 d- l' g% p! t& z, C                node.parent.right=left
9 t& ?; K6 G: @9 U0 h4 f            else:
; n; N2 Z. x. ]1 \. y                node.parent.left=left
        node.parent=left
- W8 L8 ~. n( ?% b& {4 e/ e
    def rb_insert_rebalance(self,node):
        parent=node.parent
        while parent and parent.color==RED:
            gparent = parent.parent
3 A! Y$ \7 C, }3 }4 f) @            if parent==gparent.left:
                uncle=gparent.right
                if uncle and uncle.color==RED:
% I. e7 i' a) a/ g8 k1 _                    uncle.color=BLACK
                    parent.color=BLACK
                    gparent.color=RED
                    node=gparent
                else:
                    if parent.right==node:
) h; e9 T0 E1 c# F( V                        self.rb_rotate_left(parent)
; P7 i( w2 n5 o; U: r                        tmp=parent
                        parent=node
7 q3 B, w* b# @7 d                        node=tmp
! `2 ?2 E! Q7 D$ k; a% d                    parent.color=BLACK
                    gparent.color=RED
1 B+ H! N6 K. a! z% U. V
4 |' p; }, K/ q8 Z. B# T; ^                    self.rb_rotate_right(gparent)
0 V" U7 i0 U( v4 ]  I* D
( X( I+ H( b# i8 s" }                    if uncle:
                        if uncle.right:
                            node=uncle.right
            else:
* i- L# I8 K) G- y                uncle=gparent.left
                if uncle and uncle.color==RED:
0 M& Q0 ]# u+ U. K3 t                    uncle.color=BLACK
                    parent.color=BLACK
                    gparent.color=RED
                    node=gparent
                else:
                    if parent.left==node:
& x$ P: |# W3 m3 `. I- ~1 X4 x                        self.rb_rotate_right(parent)
' O& X1 k) o2 g4 h8 B3 E$ r9 _. `/ h                        tmp=parent
' o6 t% F0 u, @                        parent=node
                        node=tmp
                    parent.color=BLACK
                    gparent.color=RED
                    self.rb_rotate_left(gparent)

4 I% U0 n$ e3 A* _/ z3 J' T                    if uncle:
                        if uncle.left:
                            node=uncle.left
* V$ a7 e9 W( T5 ~9 O5 H" C( a# U* L            parent=node.parent
' F* C  A, z4 n$ |& r

        self.root.color=BLACK
        
   
7 w# u9 `+ \2 w    def rb_search_auxiliary(self,node):
6 x6 V- a- I2 I3 c        tmp=self.root
- }7 P5 c8 m: u4 F, t        parent=None
        while tmp is not None:
; W" C7 S, r! L            parent=tmp
; F" g  D0 }3 ^0 ?            cmp=self.cmp(node,tmp)
! |# h% m7 M7 i- i) O5 _            if cmp<0:
                tmp=tmp.left
2 H% j% \( w( f% A% A# D5 O. e            else:
                if cmp>0:
                    tmp=tmp.right
                else:
$ b, q3 x) t; C. K  s- o9 C                    return tmp,parent

8 o, ?0 m! c: v( `8 u' `+ @8 F! n( U        return None,parent
0 O& i& f" M" ^9 J1 y
    def rb_insert(self,data):
6 P2 B$ a0 A  h* @  H* g% @! S1 h        tmp=None
; K. S  `) f6 M  w        node=Node(data)
        tmp,parent=self.rb_search_auxiliary(node)

        if tmp is not None:
, V6 ~  a- v4 D% j8 C            return

        node.parent =parent
        node.left=node.right=None
, j2 Q4 l% g" Z  I% _' [' ^. M. F. t        node.color=RED
/ K1 @# P# N; u9 Q; [9 j  ^
- v% h' h% w  r4 C; x$ i9 A        if parent is not None:

# o4 H# K  Y& z; |- E8 ?7 a            if self.cmp(parent,node)>0:
( N6 s5 f: o( ?                parent.left=node
$ r  P! ^2 s# t            else:
$ m; [5 m5 z9 Z" ]4 c                parent.right=node
$ G+ h; @% |5 f# L  \$ m; T        else:
            self.root=node
2 y$ Z3 X( W3 ^        return self.rb_insert_rebalance(node)

/ u. S5 o3 r' m) x6 v: J    def rb_erase_rebalance(self,node,parent):
+ H" }+ o4 O: s        while((node is None or node.color==BLACK)and node !=self.root):
            if parent.left==node:
, x6 \, m/ f/ C                other=parent.right
! j5 v3 b( r% j7 H# y                if other.color==RED:
2 I: n5 z3 M3 C% t* E( T3 Z                    other.color=BALCK
                    parent.color=RED
& n+ c) X$ n+ ^5 p) `2 b0 K, ~                    self.rb_rotate_left(parent)
8 U# s4 P: h5 O4 Y: K1 j7 A                    other=parent.right
                if (other.left is None or other.left.color==BLACK) and (other.right is None or other.right.color ==BLACK):
                    other.color=RED
* k! ~0 O3 X  v% N6 ~2 `4 u, u                    node=parent
2 _$ G( {) \4 I; }                    parent=node.parent
9 n& [  |7 d3 }+ m& Z$ g                else:
                    if other.right is None or other.right.color==BLACK:
, b/ a/ b! J* G8 `/ h% _# L
, i, V; s( k1 q& [6 }3 D( k                        if other.left is not None:
  t6 i. M- ^4 h3 X                            other.left.color=BLACK
, g7 q6 @6 J. Z% Y) v: t: t                        other.color=RED
# f6 {! X; c8 y- t7 W                        self.rb_rotate_right(other)
                        other=parent.right
5 h9 w; s  C7 ~$ A: ^- V% y
0 N  c' a7 q0 \6 y* e1 a) s                    other.color=parent.color
                    parent.color=BLACK
                    if other.right is not None:
                        other.right.color=BLACK
                    self.rb_rotate_left(parent)
/ z) @$ a$ o6 j  s7 J/ i7 W, R' c                    node=self.root
3 v+ p$ u! ~  C. i0 [6 j7 z                    break
            else:
, O; u/ F  J% t9 a3 s6 o5 s, V                other=parent.left
1 |' e% C( ?( e8 j5 A$ |                if other.color==RED:
                    other.color=BLACK
                    parent.color=RED
                    self.rb_rotate_right(parent)
. D  t9 f3 c. ?                    other=parent.left
                if (other.left is None or other.left.color==BLACK) and (other.right is None or other.right.color==BLACK):
: d3 U, I) k. i5 C  B5 y5 i6 d                    other.color=RED
                    node=parent
                    parent=node.parent
( z; V8 d* Z# ~1 r  |                else:
                    if other.left is None or other.left.color==BLACK:
                        if other.right is not None:
* ^: t; z" L/ ^                            other.right.color=BLACK
6 q/ N. ^- w' x# z! m6 M# Q/ Z$ D
                        other.color=RED
7 o) u1 w2 V) V                        self.rb_rotate_left(other)
$ C/ I. o1 t0 P, X3 b/ }6 D                        other=parent.left
: }) ^  {  G. Y8 M' i
                    other.color=parent.color
                    parent.color=BLACK

                    if other.left is not None:
                        other.left.color=BLACK
8 ~8 f; L8 d0 [# D$ }" H* Q
                    self.rb_rotate_right(parent)
                    node=self.root
- m: {/ A+ [0 \# Z; \                    break

1 {3 y9 i4 }+ Q- q2 N" c" l4 @3 p

9 U9 j- k+ ?( t( @7 B+ z5 Q        if node is not None:
# ^) b( \1 u2 F) n& }            node.color=BLACK   

    def rb_erase(self,data):
        tmp_node=Node(data)
        node,parent = self.rb_search_auxiliary(tmp_node)
( a4 B- J! D2 o2 j. k1 C7 c        if node is None:
9 t# u! ]7 t5 y& @/ q7 f- \            print "data is not exist."
+ g* u9 i& w% b3 R  C5 L% w" }            return
% Z+ v$ }% g4 ?6 M9 c) G        
) w/ d0 T6 {& b2 ?/ F8 r        old =node
        if node.left and node.right:
& l. o1 Z( E0 G" U; x7 Z            node=node.right
5 T9 {6 o9 q$ R3 _& Q+ H) t
) K8 R+ [. A  |3 |8 v& ?: ]4 d3 l            left=node.left
$ @2 {8 b' |- V4 f9 L; a% K" Q. c1 H            while left is not None:
                node =left
& H8 b+ P: L$ M                left=node.left

            child=node.right
  \* h! v6 \: ~            parent=node.parent
  t; W0 U* Y. Q( F) x  }: w4 q            color=node.color

            if child:
                child.parent=parent
+ I4 C: ^: T6 f5 {5 u            if parent:
# ^& a4 j. z0 C, b                if parent.left==node:
! A/ o  k: q8 O. R: M4 e& M                    parent.left=child
                else:
* c) @9 u' i# F/ L8 K1 Q                    parent.right=child

            else:
                self.root=child

            if node.parent==old:
0 V; E2 t; o" F9 t                parent=node
% u1 I6 ~' l# F7 @9 z            node.parent=old.parent
! k! i3 a2 Z9 ?0 P: u4 v; N            node.color=old.color
) H: Y7 |# f% m7 F/ Y( m" k) a* ~8 B            node.right=old.right
  m  u2 G; E, x1 K/ M2 X            node.left=old.left
/ p% r2 U3 `( H7 o. a( s' o6 c
( J/ ]3 \( b/ W) M0 q: A0 {. }            if old.parent:
- x& [6 j& h, H                if old.parent.left==old:
                     old.parent.left=node
                else:
+ L+ S0 a  {' d; N: w8 O                     old.parent.right=node
1 H- W- R) q+ @3 P* L0 S            else:
9 N! D% w9 i) @: f) a( [7 \( v                self.root=node

/ H& P; l& I( [3 j% R. H/ e" k            old.left.parent=node
$ Y- `2 z1 C/ D$ K* `  R            if old.right:
                old.right.parent=node

        else:
1 h" i6 T% Z) M            if node.left is None:
7 L& t8 [. t3 b( k7 g4 _* h                child =node.right
+ O2 D3 k6 @  l2 |  s5 L" y            else:
7 v& E0 p: D! h1 o' b+ a' K                if node.left is not None:
                    child=node.left
- s+ F, g% t$ N3 T                else:
" G( B+ B& O8 P# r                    child=None
( ?, I, o% l: `" g0 ~# {9 s            parent=node.parent
# g+ f- ?: X: [$ s            color=node.color
$ U5 |- ^) l+ E6 `            if child:
8 M# M8 J, ?* R: t* N- j8 x# e" M                child.parent=parent
            if parent:
2 ]5 [9 \# n( j5 _* s: a9 ^                if parent.left==node:
, n  X% D1 q* p9 O% `4 P, \                    parent.left=child
! r* a- I! c: H/ Z9 F- U                else:
                    parent.right=child
            else:
  L4 r8 p, R. r& P* r                self.root=child
# f! t7 \& n/ j! R- M4 A/ F5 @
        if color==BLACK:

            self.rb_erase_rebalance(child,parent)
# _" h! I/ T5 c8 T" I" p
  p" V. ^! w, q% b" o' {
/ l$ q7 v  y9 k    def rb_travelse(self,node):
         if node is not None:
             print str(node.data)+'\t'+str(node.color)
             self.rb_travelse(node.left)
             if node.parent:
/ j* F* s, k* z+ t& H" i                 if node.parent.color==0 and node.color==0:
                     print "error"
                     return
# L" K2 l) h1 g' o             self.rb_travelse(node.right)
             if node.parent:
                 if node.parent.color==0 and node.color==0:
                     print "error"
) i% o* Z7 S: K7 F: ~8 L  ^                     return

         return
               
     
    def cmp(self,node1,node2):
        if node1.data>node2.data :
            return 1
( U1 q/ w7 |9 K  G: h. c        if node1.data==node2.data :
7 W3 I4 u* [3 k$ l1 l) Z* L3 O! ~            return 0
        if node1.data<node2.data:
            return -1
3 t' e& Y3 ?! b6 l  Y% w. @
# x& G0 B! B6 n) w4 ~if __name__=="__main__":
. u  K) |) S+ f1 g5 V. _2 }    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)
3 v8 {  m" E! I1 i7 l    #print data
    t=RBtree()
9 C0 x8 i" W* n5 w0 V8 z- f

7 h; A/ C, T6 p. b+ f    for i in range(10):
; W+ f1 o9 S; R  ^! A4 p+ Z        t.rb_insert(data[i])


    t.rb_travelse(t.root)

4 \- L9 H4 N: I. D( e- i, W8 w    print "---------------------------------"
    t.rb_erase(data[7])
6 o8 a  a2 c% b0 t# {        
    t.rb_travelse(t.root)

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