红黑树python实现~

表咯痴

#!/usr/bin/env python
% P3 u% j8 h' o/ B# -*- coding : utf-8 -*-
" D6 \; Q# s2 }6 j* B( m
4 R" {$ N4 Q% }, Simport os
import random
  {( j+ [, N: S4 r6 t/ T2 @( N- m2 Q, ~
, K& _, {9 C6 N: n/ [8 MRED = 0
: X% w- ]* h: X/ ?" ^. a) wBLACK = 1

: v/ J! f1 Y3 uclass Vector(object):
9 b9 w7 x$ v2 ~    def __init__(self,x=None,y=None):
; k0 w5 e* {* ^6 o        self.x=x
        self.y=y

2 }" T3 W; k4 i5 D8 \5 g" v0 wclass Node(object):
2 C  I$ ?" Z5 W3 z        """docstring for Node"""
        def __init__(self,data=None,color=RED,left=None,right=None,parent=None):
            self.data = data
            self.color = color
            self.left = left
            self.right = right
0 y7 N- g6 ~8 z# ?) |2 B            self.parent = parent

class RBtree(object):
    def __init__(self):
* ?2 ]4 s( V+ a2 H2 I. D7 O4 p: Y        self.root=None
        self.size=0
! f4 O0 H. \4 ]4 J9 R; J
+ t9 x3 Y5 i) L8 {) x$ e8 q# ]# H    def rb_rotate_left(self,node):
% f7 s* z/ W9 @: }2 h( x        right=node.right

        node.right=right.left
! J+ ~% Q2 w3 X0 F1 c6 l2 P        if node.right is not None:
            right.left.parent=node

. x' A. i6 z* _" g4 @8 [  n+ P3 p        right.left=node
$ L% p* I' \+ U0 s: `' o  S7 X        right.parent=node.parent

        if right.parent is None:
. B$ l  v/ K/ `8 c               
+ N; a" V: W" [5 t4 ~# L            self.root=right
        else:
# M8 }% ^; g( z9 n- d            if node==node.parent.right:
8 d  R, H1 q, I1 Q) d                   node.parent.right=right
            else:
* j: o& a1 k- J& `4 X- E                   node.parent.left=right
9 p" r4 {% ?$ i: ]' @9 b        node.parent =right


    def rb_rotate_right(self,node):
        left=node.left
        node.left=left.right

7 f2 h4 @4 B6 S- w! O        if node.left is not None:
            left.right.parent=node

! {! W; U! H7 \9 Z, f        left.right=node
        left.parent=node.parent

        if left.parent is None:
            self.root=left
        else:
9 [2 K; {, Y" k7 T" `            if node==node.parent.right:
0 }; j4 G; \* c9 U) [5 s+ o. b                node.parent.right=left
            else:
  W/ B4 u& F) Z* a                node.parent.left=left
        node.parent=left
1 z. T1 \( ?! Z5 s: a
    def rb_insert_rebalance(self,node):
        parent=node.parent
/ c7 Q* J" c2 U1 q' q3 Q; |        while parent and parent.color==RED:
            gparent = parent.parent
            if parent==gparent.left:
. ^9 c' L' s5 S                uncle=gparent.right
- v& @+ d9 h" |/ d# c( V0 v" [                if uncle and uncle.color==RED:
                    uncle.color=BLACK
% J' `/ B1 v! K/ A                    parent.color=BLACK
                    gparent.color=RED
                    node=gparent
: X8 y% M9 |: s( h                else:
                    if parent.right==node:
                        self.rb_rotate_left(parent)
' g% ]9 t8 Q+ q                        tmp=parent
+ i4 l7 Z' W+ G/ X+ f7 U% C4 g' M                        parent=node
7 k$ l8 M! {- U9 H9 A: X$ B& r+ I                        node=tmp
                    parent.color=BLACK
6 |) W1 E* B2 ]' f$ g5 s                    gparent.color=RED

                    self.rb_rotate_right(gparent)

                    if uncle:
                        if uncle.right:
" V1 [# T- a" X                            node=uncle.right
. s: g5 [% B# l" x2 [! w# P+ M1 J            else:
                uncle=gparent.left
                if uncle and uncle.color==RED:
                    uncle.color=BLACK
5 \% ]9 Y, j; x. E3 O% r  U1 L- ]3 H8 `                    parent.color=BLACK
                    gparent.color=RED
                    node=gparent
* d, i  s$ e, h5 w; \                else:
                    if parent.left==node:
2 M" D4 C( h/ [                        self.rb_rotate_right(parent)
& A( F6 K8 ^" X9 e                        tmp=parent
4 h1 s" L7 c; h" R7 |                        parent=node
                        node=tmp
                    parent.color=BLACK
; Z" Y3 D6 E" t                    gparent.color=RED
5 m3 D4 p& a: f: u                    self.rb_rotate_left(gparent)

: o' f# U% M! H                    if uncle:
                        if uncle.left:
/ ]" {, l0 w' B; t. n, s2 f& c9 m                            node=uncle.left
9 J9 e* g% \/ N: |! h% C  y5 t            parent=node.parent
2 C4 b; C/ C9 H' `* i0 {* h1 g
# v/ B3 E# H4 ~* T. ]) p
, B( \; D, D, m  q( {9 u, B6 z3 y        self.root.color=BLACK
% ?! @" }9 L0 _3 r. p! \        
% w0 Z6 h2 F, A2 ~' l+ B1 N   
    def rb_search_auxiliary(self,node):
        tmp=self.root
        parent=None
) F4 m: a  x9 T, \/ ^" s        while tmp is not None:
6 q1 H( L$ [4 a/ n4 e8 Q- d' R            parent=tmp
) z( X8 Y# a/ E2 }" x0 |% }) o& l5 K# A            cmp=self.cmp(node,tmp)
! W6 |7 m1 K& R            if cmp<0:
                tmp=tmp.left
            else:
7 K& F" R  R/ H- K$ b                if cmp>0:
                    tmp=tmp.right
                else:
                    return tmp,parent

        return None,parent
( q, g8 C( Y; R% y9 D8 P, F0 t- C
4 o* B% H( W! ~' ]    def rb_insert(self,data):
, B3 G& Z! ^; V, {8 R, |2 h$ a        tmp=None
        node=Node(data)
  r5 W* {' k- L( C% v1 y- a        tmp,parent=self.rb_search_auxiliary(node)

$ Q' i$ S3 I  I8 ]9 I5 e        if tmp is not None:
            return
' w# Q+ l, ^! I3 |& ~8 _) ]- o  J
        node.parent =parent
9 o3 K6 j7 C2 V2 R; E, k, s3 w        node.left=node.right=None
' ~5 O( `& C% z' A        node.color=RED
8 Q; D2 l2 ?% w! _7 L6 @5 u4 p
; d( K: b" V+ o# ?+ a        if parent is not None:
5 f4 Z' Q  N% ~- o
9 \$ p' O! o- y- O            if self.cmp(parent,node)>0:
                parent.left=node
+ A) P0 M$ k7 G% f0 @            else:
" r* N$ ?1 |$ P                parent.right=node
        else:
' H5 M9 r1 p+ w9 k            self.root=node
6 W- w7 k( m  ?" O) M9 S' E2 F        return self.rb_insert_rebalance(node)

4 r9 M+ [2 d9 ~# [    def rb_erase_rebalance(self,node,parent):
! n5 P6 z& _$ g" ~" L" V/ A        while((node is None or node.color==BLACK)and node !=self.root):
( g2 v4 Z6 Y5 i            if parent.left==node:
                other=parent.right
- ^& I! G8 |0 l  f                if other.color==RED:
4 x, U2 W. l3 p8 c                    other.color=BALCK
                    parent.color=RED
                    self.rb_rotate_left(parent)
                    other=parent.right
4 k- O, p0 T3 P9 G' Q$ y                if (other.left is None or other.left.color==BLACK) and (other.right is None or other.right.color ==BLACK):
; ^- [9 X! k( T                    other.color=RED
                    node=parent
                    parent=node.parent
( B3 W) d; N8 c& y' M& C                else:
                    if other.right is None or other.right.color==BLACK:
  ~; j$ Y4 W$ W: f1 N
                        if other.left is not None:
3 L6 M" ~6 P3 ~$ d: X& `- V                            other.left.color=BLACK
  q! r, g2 k: a1 d! y4 q7 U$ x- f% H                        other.color=RED
                        self.rb_rotate_right(other)
                        other=parent.right

3 i; w# G$ ]5 L1 @" h                    other.color=parent.color
: o7 O& |0 ^1 x5 F. h; q7 N                    parent.color=BLACK
3 ]( F6 h+ d5 L% v  G5 y* I- W9 }                    if other.right is not None:
. G$ V& R4 t! l% V                        other.right.color=BLACK
2 r) [! q& }. o5 x4 V  x                    self.rb_rotate_left(parent)
                    node=self.root
                    break
            else:
                other=parent.left
5 K- L5 V( |+ U* A% Y                if other.color==RED:
                    other.color=BLACK
( T. b3 c! W3 w, k: `                    parent.color=RED
                    self.rb_rotate_right(parent)
                    other=parent.left
6 X- {/ x( @7 t: O6 h+ x8 ^; Y8 ?                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
! g" x' M* ?2 _" q- m) b  F# i0 C                else:
                    if other.left is None or other.left.color==BLACK:
2 \5 a* P+ v# i9 f6 M                        if other.right is not None:
                            other.right.color=BLACK

                        other.color=RED
                        self.rb_rotate_left(other)
                        other=parent.left

                    other.color=parent.color
                    parent.color=BLACK
) |; n& j- X& A7 b% c& A
- n0 V' i; b4 ^                    if other.left is not None:
                        other.left.color=BLACK
" E% s  x8 ?% v7 V8 B& k6 q- N& T
                    self.rb_rotate_right(parent)
/ v2 w8 Z; X" f8 X$ g                    node=self.root
6 x5 N. z" }$ x4 W                    break
! s+ x% y8 \3 p9 o; u

; ?) b) D- g: x& `7 B
        if node is not None:
' q3 c0 B- J. ~( t& t            node.color=BLACK   

* u+ C# u! ?7 K) L6 L4 ~    def rb_erase(self,data):
        tmp_node=Node(data)
% ]5 H. S% y: G- Z7 O' }1 Y6 n, k9 S8 B        node,parent = self.rb_search_auxiliary(tmp_node)
$ S9 e" h  I% S% u        if node is None:
            print "data is not exist."
            return
& u$ c) v0 o, j& e        
        old =node
        if node.left and node.right:
0 y) K" q4 n. X' W+ _  x% J. C            node=node.right
" A# j0 h# }+ v: ^& N
            left=node.left
& x9 Y  @  V7 Y0 u            while left is not None:
$ z- h. N( U( O                node =left
% F3 ]) {1 m4 M6 b# U' J                left=node.left
. e4 c- h1 a* D
* Y  I$ e7 Q2 d( Q9 `: C0 }8 A$ q% h            child=node.right
            parent=node.parent
0 L) R* w1 L$ @* k8 ?            color=node.color

# M: w7 @! [* G; Z6 X: g% M            if child:
                child.parent=parent
            if parent:
                if parent.left==node:
3 d  J: }! Y2 T5 p6 J& r                    parent.left=child
                else:
                    parent.right=child

7 p6 M5 J% s# R3 C            else:
) _4 S1 u5 _% [2 j9 d, Q# _                self.root=child
6 ^& {4 X: z6 Z' X# Q! a' L
            if node.parent==old:
, R  S; }. [; Z4 c; C                parent=node
+ q) l. b6 a* k4 I/ s  N            node.parent=old.parent
            node.color=old.color
" i) ~0 c5 n$ p& j! l$ Z            node.right=old.right
4 ]! F4 m2 R1 _- |% q            node.left=old.left
; K1 I5 k$ g- l, z- R0 M, e5 S
            if old.parent:
% ~+ b0 V' P9 ~; N5 o; P                if old.parent.left==old:
                     old.parent.left=node
                else:
" M9 ^4 p9 _6 `7 B, m2 e0 u                     old.parent.right=node
            else:
                self.root=node

6 a- e* [/ ^9 p% m, p1 T7 g            old.left.parent=node
            if old.right:
$ y/ V! @8 m8 S7 Y6 B# ]; g                old.right.parent=node
2 C; ^) W4 F9 J/ ^
* a: ^- z( U. N* t  E        else:
7 W0 V0 {# p; {" J( Y* Y            if node.left is None:
                child =node.right
$ T0 R* i  ]% ]- z5 K7 u/ N( y            else:
                if node.left is not None:
                    child=node.left
$ k8 b2 ^, _" F  B3 A                else:
( I, m: L, N7 ^( `* F2 v                    child=None
            parent=node.parent
            color=node.color
, d: O1 \. r( R" ]2 i' }" H  e- k8 G            if child:
* n8 S6 I- Y% ]9 l+ f& r                child.parent=parent
' u( [3 o; `7 J$ ?% C) c; i            if parent:
                if parent.left==node:
                    parent.left=child
; W: R; }5 i1 t* e# v                else:
" I  R9 o. ]# z7 \0 o: b                    parent.right=child
6 l& }/ ]8 w" C* J            else:
                self.root=child
7 F% @: @. J1 C. p) F9 c
        if color==BLACK:

            self.rb_erase_rebalance(child,parent)
! H. \! c: F* k, K: [

3 z* n) Y; T$ K. h) V    def rb_travelse(self,node):
" c. }9 E2 x' |0 ]; d7 k" H         if node is not None:
             print str(node.data)+'\t'+str(node.color)
: \% P+ \  z0 X% m: i: o8 ~) |) b' v             self.rb_travelse(node.left)
             if node.parent:
                 if node.parent.color==0 and node.color==0:
. k) v) R+ X' J2 u                     print "error"
3 x3 f% X. G+ O- s* i. X3 f                     return
- x2 p- _0 w/ g& i( o             self.rb_travelse(node.right)
             if node.parent:
9 G% F2 u* Z1 E* J                 if node.parent.color==0 and node.color==0:
) \/ z3 T' h) _                     print "error"
                     return
; D/ v, x) U# a( R  f. E! e
9 h1 g8 h5 }2 m1 ~: ^, t         return
+ H1 C( V( q0 |5 I               
     
    def cmp(self,node1,node2):
/ i9 d: {, m4 T/ }4 A# p8 V        if node1.data>node2.data :
            return 1
        if node1.data==node2.data :
            return 0
        if node1.data<node2.data:
            return -1

if __name__=="__main__":
$ H) S5 J6 E( A0 M: m# Q* P1 }    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)
    #print data
- E- G9 _$ f. ]$ `) Z9 ?    t=RBtree()
: o7 ?. t6 k) K8 N

9 R, T* d" N4 y+ x, N& Q; H1 c    for i in range(10):
        t.rb_insert(data[i])
, \! i" O8 _- A( j  m! e2 c) I
% S* I7 u/ p9 I% R8 w* m( t3 f8 J
" t; y0 L& o! R& G    t.rb_travelse(t.root)

    print "---------------------------------"
8 s3 I! Y7 ^( _: O8 g2 r. w5 o! F    t.rb_erase(data[7])
        
    t.rb_travelse(t.root)
( I, x) H( T3 M9 g9 F4 `

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: t4 T4 Q* R8 G

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