红黑树python实现~

表咯痴

#!/usr/bin/env python
. q. }, ?1 {; D( K! B# -*- coding : utf-8 -*-
# r# K0 {  r2 J! G
4 E1 N1 M* [: O" _$ Jimport os
- J4 L0 ~0 O& l3 b. dimport random

RED = 0
BLACK = 1
3 O0 N7 k( E. A4 K2 r+ ?0 X
* m9 X; ?1 g$ e) f4 P1 v# j: y' Hclass Vector(object):
    def __init__(self,x=None,y=None):
9 m# F, q6 D: \# j: u: v6 E        self.x=x
" i7 f9 r5 o" s        self.y=y

# f0 c( G& ^) E% r0 q1 l/ Iclass Node(object):
        """docstring for Node"""
        def __init__(self,data=None,color=RED,left=None,right=None,parent=None):
; U+ M: X0 z3 h+ u1 E. r; n1 c/ F            self.data = data
            self.color = color
            self.left = left
2 w+ O4 S) e# z, v/ z            self.right = right
            self.parent = parent

class RBtree(object):
    def __init__(self):
        self.root=None
        self.size=0

    def rb_rotate_left(self,node):
1 }) y, S6 \2 u' I7 a$ ]" C        right=node.right

        node.right=right.left
        if node.right is not None:
            right.left.parent=node

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

        if right.parent is None:
- h5 g; m& J7 ]8 V/ F( F+ A               
, |. W' p2 M$ C5 m; a) p            self.root=right
7 i4 N! V' S$ L, \* _7 t; c        else:
2 x' b( \3 j6 V3 ~0 Q4 p2 h7 Y            if node==node.parent.right:
" \% w) e4 x( B. g( ]' B% ?                   node.parent.right=right
            else:
& E% j4 |. I( g& O3 ~; @* b6 g1 f9 ]3 |                   node.parent.left=right
        node.parent =right

+ d: T; B" L4 _
    def rb_rotate_right(self,node):
! x2 S& d2 U1 v$ j3 U/ o        left=node.left
( V9 A7 H$ I/ l- h, Y9 m        node.left=left.right
) x) u  {8 W# r+ x0 f- |
        if node.left is not None:
            left.right.parent=node

8 ^6 k( I3 K- g        left.right=node
        left.parent=node.parent
* `0 A* p: Y7 {, T4 q" Y8 i
+ s& w0 Y7 h7 t3 }1 }        if left.parent is None:
            self.root=left
        else:
+ J! E9 C1 z7 t            if node==node.parent.right:
3 B( ^+ C# ~, N3 C& c. D1 p                node.parent.right=left
! H8 w0 R2 ]! d( @+ j2 G            else:
8 C- _  s& ]. O# F$ d6 \4 P                node.parent.left=left
7 Z# M9 z) T  Q7 Z/ d6 P# L. e        node.parent=left

, J& z$ }" Z/ V    def rb_insert_rebalance(self,node):
        parent=node.parent
        while parent and parent.color==RED:
& E, L6 a* i. `% ~            gparent = parent.parent
! u2 d0 [5 V+ G6 f: |( ?            if parent==gparent.left:
                uncle=gparent.right
                if uncle and uncle.color==RED:
$ b. O5 i  l5 U3 O                    uncle.color=BLACK
                    parent.color=BLACK
* p% |: P& q8 X% m+ ~' k                    gparent.color=RED
                    node=gparent
+ `6 U. k  ]) Q+ {1 g" @* a8 u) l" `                else:
                    if parent.right==node:
) f0 m7 r8 ~( G7 f# \8 T: r$ p                        self.rb_rotate_left(parent)
6 ~  J9 g; g1 w8 ]; z! B                        tmp=parent
/ J- p7 y" F4 Q/ K" i$ u0 w. z                        parent=node
                        node=tmp
7 ~, Y. s3 {6 h                    parent.color=BLACK
                    gparent.color=RED

                    self.rb_rotate_right(gparent)

                    if uncle:
                        if uncle.right:
* i( p% Z( h( j. T( W                            node=uncle.right
            else:
                uncle=gparent.left
$ }$ ]8 w- h5 f                if uncle and uncle.color==RED:
                    uncle.color=BLACK
, t9 s4 W& E. H7 x  A/ ]                    parent.color=BLACK
2 C5 @- z' c4 a# G1 d# _                    gparent.color=RED
) c& M% c( {1 V- v                    node=gparent
                else:
                    if parent.left==node:
% b5 W, o) k) `$ }( ^5 w                        self.rb_rotate_right(parent)
                        tmp=parent
& _9 r1 P" y) C1 w1 ~                        parent=node
% b- d6 Z) e0 ~7 y4 v# e                        node=tmp
/ r- X; D/ c/ _                    parent.color=BLACK
                    gparent.color=RED
                    self.rb_rotate_left(gparent)
; R' L, t% l1 [, X* O( A* m7 q$ ?) ^
4 M4 N+ r/ {; P1 Q) X" I- t" a                    if uncle:
                        if uncle.left:
                            node=uncle.left
            parent=node.parent
- @5 J$ s. ~# x; [1 q+ ]1 b2 S, o& O! d* H
( x' u0 W0 e# X
9 q, f0 O: I) F2 o1 e        self.root.color=BLACK
        
   
! Y* X7 @9 H! ]5 o    def rb_search_auxiliary(self,node):
- @4 {+ V  c1 `8 Y7 E- v        tmp=self.root
/ V- s, e2 K# j0 B  j5 ~        parent=None
        while tmp is not None:
            parent=tmp
1 \+ c/ d8 f. P( m* `2 S# K            cmp=self.cmp(node,tmp)
" R' y1 Q  I1 ^1 B; z; Y& h            if cmp<0:
, c% l7 T) h, m) ?6 w; x                tmp=tmp.left
8 N" m" o+ ]% `            else:
3 K! S! X: B, R  R                if cmp>0:
                    tmp=tmp.right
( ?6 }7 Q- I- f& C7 A3 F6 g                else:
                    return tmp,parent
. z' e3 [/ q& v0 a5 [. |
5 h. Q  I7 T) X! n0 n        return None,parent
, k6 S8 i  [9 U) P" Z9 v  h. I
    def rb_insert(self,data):
6 d! |8 w% M, s+ S        tmp=None
' y6 s1 l3 P& r6 |        node=Node(data)
        tmp,parent=self.rb_search_auxiliary(node)

        if tmp is not None:
            return

  w8 d) h+ u2 T8 ^, x* I        node.parent =parent
$ ?4 j3 w. B! a! c: ^        node.left=node.right=None
4 z/ _3 ?+ e5 T& }- p1 u9 ]        node.color=RED

! u6 s8 a' j: _        if parent is not None:

            if self.cmp(parent,node)>0:
+ q% H, U0 f$ `; e$ B8 e- D. P                parent.left=node
' r& ^3 p3 Y' K) h" b            else:
                parent.right=node
        else:
1 L% c: M( X2 i" }            self.root=node
        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):
            if parent.left==node:
% j" `) J. c7 @1 q% h' J& L                other=parent.right
/ V, ?8 X( P. m7 {$ N3 B                if other.color==RED:
                    other.color=BALCK
7 M* V  Y: K/ d2 [5 q$ {6 R                    parent.color=RED
                    self.rb_rotate_left(parent)
8 `0 Y$ Z, n, u' K' b3 F                    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
+ j3 ^# v1 ]( K0 @                    node=parent
* q) f& A9 l( t5 o8 R% t+ r                    parent=node.parent
                else:
                    if other.right is None or other.right.color==BLACK:
+ @+ Y9 C0 {! a  [8 u* M+ [
* F/ q- N, j' r' l9 f# g0 f                        if other.left is not None:
2 s+ n* R# D# N) y' J9 l! [+ @                            other.left.color=BLACK
                        other.color=RED
                        self.rb_rotate_right(other)
8 i; P. x) r6 p( }5 k$ u, l                        other=parent.right
. j% H+ c* Q8 d
& B9 j5 R. e8 W  \: g' i                    other.color=parent.color
/ q8 T% u# ~& B7 A                    parent.color=BLACK
% I0 H& J9 m: y                    if other.right is not None:
: y4 s; D+ Q% Q2 C4 w" W                        other.right.color=BLACK
                    self.rb_rotate_left(parent)
1 m6 Z+ Q" W) s  x0 v                    node=self.root
                    break
            else:
                other=parent.left
& u. I3 L6 M0 O3 A% d9 l4 r                if other.color==RED:
! {" e& m& C: N# m# g                    other.color=BLACK
                    parent.color=RED
                    self.rb_rotate_right(parent)
                    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
! D, e# `* {' @7 A- H9 c5 I3 I                    parent=node.parent
$ `& w: w- g/ U' d0 D                else:
                    if other.left is None or other.left.color==BLACK:
                        if other.right is not None:
                            other.right.color=BLACK
9 O4 R) t  p1 v) H' `
                        other.color=RED
. o: a* q3 S( T% M# U6 R; V) X                        self.rb_rotate_left(other)
                        other=parent.left

                    other.color=parent.color
! N9 K) P: v4 h) t                    parent.color=BLACK

                    if other.left is not None:
: u% V" \) K* T/ `  x; U! Z+ w                        other.left.color=BLACK
' c. S. j8 E' _: W& m- q8 m* r
                    self.rb_rotate_right(parent)
                    node=self.root
                    break
' l8 j& K3 B% C, X# X/ \2 P5 C8 Q" z

; b. X( F7 }( \+ k% S- ~4 J
# ?( u/ @9 n8 l: J! {0 u        if node is not None:
, E) i9 j% y$ d$ V5 p            node.color=BLACK   
1 b4 H; U, d4 d4 q
& x2 m1 L4 k: q( c5 H' b! E    def rb_erase(self,data):
) s4 J7 H% Y+ M1 s        tmp_node=Node(data)
6 u7 d, w3 h) X        node,parent = self.rb_search_auxiliary(tmp_node)
% C+ u, I6 X3 l" j, g( E        if node is None:
            print "data is not exist."
2 |5 `9 E- |, m4 i: R& v            return
        
        old =node
! q1 r0 d1 d6 e) B; s        if node.left and node.right:
  x4 G: m! P' _: L3 }# O3 x            node=node.right
% @  `0 T+ V, T. ^( f
* m- G; f/ ?9 P" i- P7 l            left=node.left
3 U3 D3 \8 Z7 z8 f: P+ l            while left is not None:
                node =left
                left=node.left

            child=node.right
            parent=node.parent
# B% v+ U9 S$ ~' Y7 p            color=node.color

( o7 A7 O- t/ T: @6 Z5 O1 ^. A            if child:
3 w- e- U) L! l2 z# I                child.parent=parent
! g9 N6 o- g3 e: a            if parent:
                if parent.left==node:
                    parent.left=child
                else:
                    parent.right=child

4 g' B  s4 j" B            else:
' `8 A% j# t' A' g! n                self.root=child

. Q$ m( z  H& f% v* m            if node.parent==old:
                parent=node
5 I# r8 v( b9 y5 }% B. T3 Z" _9 R            node.parent=old.parent
            node.color=old.color
. D( C2 t; k/ P& r6 Z            node.right=old.right
            node.left=old.left

( r/ y4 v( Y4 r$ }            if old.parent:
                if old.parent.left==old:
- S1 Y: n0 _+ ~8 Y9 p5 R+ }                     old.parent.left=node
7 W" `6 m& @0 ?+ d                else:
& F. T/ ~& |; S. ]$ G9 L2 P( C) A                     old.parent.right=node
            else:
                self.root=node
* `% M6 T+ s# c, L9 W
) z8 w2 ^8 ~1 v( m. L* F# p  u" B            old.left.parent=node
            if old.right:
" H; S4 C+ w; a  t( e) e                old.right.parent=node

        else:
& @' |" O5 {3 S. }            if node.left is None:
                child =node.right
            else:
                if node.left is not None:
# E3 B( X( N2 I) A                    child=node.left
' j4 \2 H4 C; G( z% e                else:
                    child=None
* x( z! E7 U5 f8 C2 Q: f& o            parent=node.parent
            color=node.color
            if child:
                child.parent=parent
8 V6 e, b! ~- g% V  g5 h8 r* w) Y( m            if parent:
8 @, H5 z. n. j                if parent.left==node:
                    parent.left=child
1 X9 y4 u" K* o" p( r                else:
+ n4 G" g4 U  l  ]5 R) O' A                    parent.right=child
            else:
                self.root=child
" Z/ N* J7 B( c; c8 A2 d) f1 z
& j0 h9 V3 m! _* j+ f        if color==BLACK:
3 a0 o& U* `1 Q. [4 Q& R- D/ o
+ F. D* v  x' n6 j7 g' ?! U- N& }            self.rb_erase_rebalance(child,parent)


$ ?* Y, w/ |. o    def rb_travelse(self,node):
) \" I( K8 G$ B( W# ^         if node is not None:
! K1 }# O- \& a3 m: s             print str(node.data)+'\t'+str(node.color)
             self.rb_travelse(node.left)
             if node.parent:
                 if node.parent.color==0 and node.color==0:
                     print "error"
                     return
             self.rb_travelse(node.right)
& y, b$ X$ K0 Y3 ]- _9 n             if node.parent:
                 if node.parent.color==0 and node.color==0:
                     print "error"
" L' {$ d! n# ]5 Q1 C                     return

+ j- O) i( z! v0 _0 Y( r; \9 [         return
$ f( p4 a$ V- y. m$ d1 }7 u               
5 n0 g1 o9 W3 [! O0 w  i     
4 B. g3 T  Z; q) ], w& s    def cmp(self,node1,node2):
        if node1.data>node2.data :
) f- ?7 o% E$ g            return 1
        if node1.data==node2.data :
8 h. d, ^) n) {% r            return 0
; ~, d' `9 ^2 N# ]0 }3 U/ I        if node1.data<node2.data:
            return -1
! Q6 w4 e7 `3 L4 O
if __name__=="__main__":
) V: c. c- \; D- N  ~# A9 J6 `* ~    print "main"
    data=[28,6,39,78,6,43,61,56,71,38]
. W$ b' b* i0 g$ @( ^3 q$ X+ F& y    #for i in range(10):
    #    rand_num = random.randint(0, 100)
8 \+ l  g* I. m% @, _9 M0 K    #    data.append(rand_num)
    #print data
    t=RBtree()
- b" l6 p0 U/ C1 h

' u2 i) c4 n* L2 c) o    for i in range(10):
        t.rb_insert(data[i])
3 f0 w) e$ c5 Q/ k

; ?% B8 m7 z0 y5 Y1 i# v    t.rb_travelse(t.root)
$ S5 h: L4 Z- G8 x6 a% D/ s
    print "---------------------------------"
" x# n' L) r( n5 N+ W: s0 E3 [7 ?    t.rb_erase(data[7])
        
    t.rb_travelse(t.root)

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