红黑树python实现~

表咯痴

#!/usr/bin/env python
9 z) m" n* p: W# -*- coding : utf-8 -*-

$ ]$ W. _# Q, ]' `  Pimport os
import random
/ W" i0 @" H2 N1 L0 g
; o9 X2 X7 a# g/ |; qRED = 0
BLACK = 1

4 O/ n; }. b: E% a$ t7 t6 K+ nclass Vector(object):
" ]5 y, K: _8 e; @( \    def __init__(self,x=None,y=None):
        self.x=x
/ Q5 N( g; q& a3 l1 H        self.y=y
2 ]" y% j, h3 c$ M0 |2 C4 k
, N  L. z+ b+ l/ ?class Node(object):
        """docstring for Node"""
        def __init__(self,data=None,color=RED,left=None,right=None,parent=None):
" d- `9 q" J( N- \* j            self.data = data
" c# o7 f9 o9 v, }/ {/ ~            self.color = color
            self.left = left
            self.right = right
1 F& S% R0 a# I! u' c2 |            self.parent = parent

- A1 M  f. H& S6 hclass RBtree(object):
9 `/ |2 y$ r4 N- U3 t8 c. K0 s9 c    def __init__(self):
: L: x* _+ ?, E' x        self.root=None
        self.size=0
/ D6 `8 o+ S7 o  i9 Q5 j6 O( p
+ ]# d" t2 g  E. S6 Z0 I% g% S    def rb_rotate_left(self,node):
+ R) S* I  q% a% N- Q        right=node.right

        node.right=right.left
6 g6 A; o: @5 @, a7 J1 H  X6 |& E! c        if node.right is not None:
3 s% m, C; r, d  s0 L1 n+ _            right.left.parent=node
0 g8 P* B3 {! ]8 n& E6 S
        right.left=node
9 A1 a. Z. d- r8 \( i1 K* H        right.parent=node.parent
# m0 N( A8 C; ]7 n& x
        if right.parent is None:
               
            self.root=right
7 O1 K" A. U- J1 g; \) B        else:
            if node==node.parent.right:
2 C& A5 N& V) G5 C                   node.parent.right=right
            else:
- R6 b$ W6 f9 l) y                   node.parent.left=right
2 Y  b# r. z7 O4 A8 N; N        node.parent =right

, `: K) W7 s2 k7 w- f3 ~
    def rb_rotate_right(self,node):
% }0 e- `7 d$ |# v: \4 M$ P        left=node.left
        node.left=left.right

        if node.left is not None:
+ I7 Z/ ?4 r) r2 q            left.right.parent=node

        left.right=node
        left.parent=node.parent
2 \3 |+ i$ H+ f2 u9 C. j
- Q2 M7 N" Z& ~4 \  m1 l        if left.parent is None:
0 h& T" B) M4 Q+ s            self.root=left
% G8 B/ v: Q+ y6 Z. E        else:
7 R; G: _- H' H+ i- p            if node==node.parent.right:
) K9 a3 u  X4 |/ G+ i                node.parent.right=left
            else:
6 o& d6 d7 G" f- D                node.parent.left=left
        node.parent=left

5 P7 |  C, K# u: O    def rb_insert_rebalance(self,node):
% x8 d1 M7 ]$ h% y* A        parent=node.parent
/ h9 u1 v  \0 c. c) T        while parent and parent.color==RED:
: w2 B7 u0 R, K7 h6 w- I8 V' d! I- z3 w9 E            gparent = parent.parent
            if parent==gparent.left:
% W- g; s* o# c9 ?' c. }                uncle=gparent.right
4 Z; u: @& A5 v9 v5 U) S                if uncle and uncle.color==RED:
5 o) A7 ~  p1 b- l( r5 V2 J                    uncle.color=BLACK
5 h. X; _; y6 @" z5 L                    parent.color=BLACK
                    gparent.color=RED
2 u: z$ }* z8 A+ a, }0 z& B) h                    node=gparent
' G5 n( k, [+ V, d                else:
                    if parent.right==node:
                        self.rb_rotate_left(parent)
1 @/ g9 D0 M; R8 s6 \                        tmp=parent
                        parent=node
) `6 K$ f8 u5 A' u( N) ]8 Q- Z                        node=tmp
( L( R0 B; Y. u                    parent.color=BLACK
                    gparent.color=RED

. u8 Y: u! Q: ~4 j$ p) M# _                    self.rb_rotate_right(gparent)
" i' u9 [, I" J5 d2 z: I2 T9 l
4 F0 o* M6 w4 E+ |, f                    if uncle:
6 V2 e3 R- }' M/ P                        if uncle.right:
! [6 B0 H5 E9 ^( E5 v- G9 U2 I9 D                            node=uncle.right
$ f+ e. L" O& W+ l8 M            else:
                uncle=gparent.left
# ]0 b! s7 t( c5 b. q                if uncle and uncle.color==RED:
                    uncle.color=BLACK
# ~% L, G- j% z2 e: x3 m0 K                    parent.color=BLACK
                    gparent.color=RED
) D4 W/ f* ~$ T9 \# q                    node=gparent
                else:
0 h, f" ^4 r9 q2 ?                    if parent.left==node:
5 l/ }  V1 A) F; d3 u                        self.rb_rotate_right(parent)
' m( `8 ]* ~: R4 _- g                        tmp=parent
                        parent=node
                        node=tmp
                    parent.color=BLACK
9 _' [; J. H: k$ f                    gparent.color=RED
                    self.rb_rotate_left(gparent)

                    if uncle:
; [+ p* U+ K4 N0 D1 w% x: x! G: q                        if uncle.left:
! }1 z- C- o1 _( \! P* e                            node=uncle.left
) r$ R( b. K# t* D  v% A            parent=node.parent


  J1 S* c0 k4 _# K        self.root.color=BLACK
7 ], }! h$ d: Z        
   
- K& Y4 N' c; c/ ?2 o) h    def rb_search_auxiliary(self,node):
( U' T; B( v) b+ \# D        tmp=self.root
, ?% Q) F$ ]0 R& i$ ]8 l( v5 z        parent=None
        while tmp is not None:
& i* B! s/ G! c6 H  p# ]            parent=tmp
            cmp=self.cmp(node,tmp)
            if cmp<0:
                tmp=tmp.left
            else:
2 [" H2 M6 Q# S9 X  w: [                if cmp>0:
) l- C; j$ L: M4 Y  w! q                    tmp=tmp.right
                else:
                    return tmp,parent

        return None,parent

    def rb_insert(self,data):
        tmp=None
2 r, Q9 F- n* }! R3 m5 o: |        node=Node(data)
        tmp,parent=self.rb_search_auxiliary(node)

        if tmp is not None:
            return
+ O! Z. ]% V1 z7 n1 U; T/ U/ m
: D& E! D( W( R+ m  p' a+ r/ Z        node.parent =parent
( R! M; c$ `! }3 h5 r* ~2 t$ }0 h        node.left=node.right=None
        node.color=RED

        if parent is not None:

            if self.cmp(parent,node)>0:
+ ?: g5 O9 [% ?6 F, C/ e  A                parent.left=node
            else:
* V( j# ~( x; \6 |+ D) Z; v# j( t                parent.right=node
        else:
0 m/ Y7 H. {  `# k* `2 \6 U            self.root=node
        return self.rb_insert_rebalance(node)
6 g$ Q+ z, M1 S8 b: H/ O7 F
    def rb_erase_rebalance(self,node,parent):
        while((node is None or node.color==BLACK)and node !=self.root):
            if parent.left==node:
                other=parent.right
                if other.color==RED:
( Z8 }" l1 P( ^: j5 N                    other.color=BALCK
                    parent.color=RED
+ k1 i6 H+ `! z$ b                    self.rb_rotate_left(parent)
                    other=parent.right
2 m4 I: N2 `; k9 D1 X* j8 n                if (other.left is None or other.left.color==BLACK) and (other.right is None or other.right.color ==BLACK):
1 {2 d. m' r# x2 K: F. e0 P& p                    other.color=RED
) u) `7 T+ I! c3 n* B+ s                    node=parent
                    parent=node.parent
) m0 r3 S/ P( y6 O                else:
  s* Z" n4 v+ i                    if other.right is None or other.right.color==BLACK:

                        if other.left is not None:
. F/ c6 o2 R" G- }- K                            other.left.color=BLACK
" O9 P" J; X  L) k+ z- _& T                        other.color=RED
1 o( w: o" @" I4 Y6 D                        self.rb_rotate_right(other)
                        other=parent.right
5 _% v7 C0 ~- s! C$ g
: U* E& K, a3 ]; L4 t                    other.color=parent.color
3 Q0 V8 L' ~2 y* D$ `& G                    parent.color=BLACK
                    if other.right is not None:
                        other.right.color=BLACK
                    self.rb_rotate_left(parent)
                    node=self.root
5 J/ ]/ B8 }% r1 w                    break
            else:
                other=parent.left
                if other.color==RED:
* e& N+ O+ y5 w5 A) Q  _# D                    other.color=BLACK
0 _, X, ~) p1 S2 p                    parent.color=RED
                    self.rb_rotate_right(parent)
                    other=parent.left
  l- w! ^% b; x* ?7 t7 {7 [                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
; L* Q4 Y+ A4 C8 X3 a1 g( x                    parent=node.parent
                else:
9 K7 k9 B. @# A, X7 r: F' d                    if other.left is None or other.left.color==BLACK:
                        if other.right is not None:
* n* e1 `, D' F1 t6 a2 T# M                            other.right.color=BLACK

                        other.color=RED
                        self.rb_rotate_left(other)
$ f. y' ]6 J( s, J# g" N7 z$ ]                        other=parent.left
. X7 f8 m5 ]2 Q$ g
                    other.color=parent.color
4 i' ]& N% J* |6 T                    parent.color=BLACK
" b% `0 C. u# W
( B/ p+ q* {3 R8 r1 O. Z! j                    if other.left is not None:
                        other.left.color=BLACK

                    self.rb_rotate_right(parent)
( j2 V( K; X8 n8 K3 F) F                    node=self.root
                    break
( D5 D. g) n! r9 T) p9 D4 ]$ w
3 n4 E. d) x* t3 c7 C& ?( v' j, I5 b

        if node is not None:
            node.color=BLACK   

    def rb_erase(self,data):
        tmp_node=Node(data)
- h: {& f  Y) s! P5 X& U        node,parent = self.rb_search_auxiliary(tmp_node)
5 x+ c3 U# O6 [  {9 H        if node is None:
            print "data is not exist."
            return
# m  Q$ C. f& g! J0 p* I/ m/ I" h        
        old =node
0 a' g; l5 J0 s' n        if node.left and node.right:
, ~7 _1 A) b" }% D! {' [9 T" D            node=node.right
# N* R7 B( B3 _+ @7 w7 ^
! q& {; Q. c- E% B3 }+ W+ v! |5 d            left=node.left
            while left is not None:
                node =left
                left=node.left
" ^; y/ F5 _% P  v. Q/ L
            child=node.right
! m7 C% p' p* T$ Z            parent=node.parent
            color=node.color
1 b( z: [! D* L# @8 l2 K' U
            if child:
                child.parent=parent
            if parent:
                if parent.left==node:
' i/ w; e) y: j1 z9 j                    parent.left=child
- X8 Y) `2 F) J. p( b1 A$ \4 @5 J                else:
2 `8 B8 i0 @3 p2 j, N: |) M                    parent.right=child

            else:
                self.root=child

7 c5 i! s9 R+ k/ @* X; `            if node.parent==old:
  v5 \: T( q/ x                parent=node
6 ]/ T5 T6 V5 T- r) B- b; ~' G7 g            node.parent=old.parent
            node.color=old.color
1 c8 [1 b2 p3 B( H' o            node.right=old.right
/ F# F& [  \: d3 _& W            node.left=old.left

* f/ |& `) ?, f  z            if old.parent:
/ W; C% a9 n7 F9 m, N7 ^( t5 N                if old.parent.left==old:
# ?7 G7 U# H. D* t                     old.parent.left=node
9 Z3 T+ J" i' ]5 z! i5 a0 j$ _                else:
) e' f: H# h0 N/ i; k9 L                     old.parent.right=node
7 |4 f1 E( `7 b+ q. T, _            else:
" y7 m9 {; q, x/ V6 o/ L" X+ i2 ~                self.root=node

            old.left.parent=node
            if old.right:
+ [& J! Z' n1 {$ u! H  X0 x" N                old.right.parent=node
) A: s) F9 r; B% V
        else:
            if node.left is None:
                child =node.right
% Y0 ]* A& i2 N, K  u            else:
; m' ]% ^/ Q5 Y. l: w" F7 D4 b                if node.left is not None:
! _. ~4 r1 q! i4 ?' ~- t- l5 a                    child=node.left
                else:
, j0 q" d4 c( I; {+ h" X( I" @                    child=None
0 q# F, y- {  w* s. o1 x            parent=node.parent
            color=node.color
1 K; b( ^6 e* F- i: m8 v/ p9 F            if child:
                child.parent=parent
            if parent:
                if parent.left==node:
, G( n0 M( z2 j$ c& Y, x  d# H                    parent.left=child
                else:
& d$ @( S& m- |# Z                    parent.right=child
            else:
                self.root=child

        if color==BLACK:

            self.rb_erase_rebalance(child,parent)

6 N3 K, A& d9 r  o+ r( _. I, x
9 j& x# [6 v/ }/ P, }    def rb_travelse(self,node):
         if node is not None:
) z- r/ K; c* w& O             print str(node.data)+'\t'+str(node.color)
             self.rb_travelse(node.left)
! D; m7 O9 q  X& r             if node.parent:
                 if node.parent.color==0 and node.color==0:
) F7 S8 k' ?. H5 T                     print "error"
                     return
             self.rb_travelse(node.right)
             if node.parent:
                 if node.parent.color==0 and node.color==0:
                     print "error"
                     return

. e2 g$ F4 W0 m         return
1 Z1 }& ?! p+ V7 E* q! ~               
     
8 F' ~3 N, F/ ~    def cmp(self,node1,node2):
        if node1.data>node2.data :
            return 1
$ B$ v+ w2 d5 V% c9 }! b) k# h        if node1.data==node2.data :
% s- b( M' X: o  U% d; ~7 N& E            return 0
        if node1.data<node2.data:
. i1 ~/ q) R, X, s$ ?            return -1
; d7 V/ o6 r/ h* @* B$ B4 r
( S8 J, x6 H6 ]if __name__=="__main__":
% F1 F; y# s( t8 C1 C6 ^/ d    print "main"
$ T6 _7 }7 @/ v6 d+ [/ U# @: J4 n4 j    data=[28,6,39,78,6,43,61,56,71,38]
    #for i in range(10):
# ~/ P) e0 [/ V- w    #    rand_num = random.randint(0, 100)
- B2 T$ y8 Y4 K    #    data.append(rand_num)
    #print data
3 b- y, w0 n# q$ p5 B) w    t=RBtree()

" {) o: C" k- @9 |4 y0 w# N; h
2 d& v% I$ ?0 _. `& W& O    for i in range(10):
        t.rb_insert(data[i])


    t.rb_travelse(t.root)

! Y: y: ^+ U$ R4 b: t/ b    print "---------------------------------"
- r6 q' b9 r3 k8 T  [' u3 t    t.rb_erase(data[7])
  C7 v0 K/ H* }. g& X        
5 @+ `& {, z7 S9 \/ f    t.rb_travelse(t.root)
, S( u8 q: X- f% n
2 y7 t  Q# b8 E0 b2 R. V& Z' m

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