红黑树python实现~

表咯痴

#!/usr/bin/env python
# -*- coding : utf-8 -*-

import os
import random
8 k* ]/ i' \7 W+ g. K
2 [2 G" `- c; e$ F8 \9 X5 C4 C1 \RED = 0
BLACK = 1
9 C. S" v6 K* `/ t
! d7 y( b6 M  N  t$ Fclass Vector(object):
    def __init__(self,x=None,y=None):
        self.x=x
        self.y=y

* s6 f' q- v( U. p4 Y& nclass Node(object):
8 b, M; g% c/ N, b        """docstring for Node"""
        def __init__(self,data=None,color=RED,left=None,right=None,parent=None):
% q( p. C3 P, [; R            self.data = data
            self.color = color
" h( i% n8 D0 f3 U7 x+ O0 \$ Y# E3 {            self.left = left
            self.right = right
            self.parent = parent
" I0 `9 _( E' I5 ?( c7 v% I. ^
class RBtree(object):
* J' z: r0 I# U& O6 f4 }    def __init__(self):
# r0 X/ v( e. }+ x4 [! |        self.root=None
$ X" @0 v3 ~1 W8 y( w" O        self.size=0
; C( B7 k1 Q( M  O9 g
% O$ `3 [% W) N# f- R! T# @, o: s    def rb_rotate_left(self,node):
5 {" F7 w; C7 j" A        right=node.right
4 v' R  }7 g+ `8 ~9 o( @. E
        node.right=right.left
        if node.right is not None:
            right.left.parent=node
' H" n  t1 Z1 g+ G
        right.left=node
        right.parent=node.parent

        if right.parent is None:
1 X9 Z6 I# j, }& d               
- o' y: K# Q& H: ~' K$ V            self.root=right
: T% S; f8 Z$ z        else:
            if node==node.parent.right:
                   node.parent.right=right
7 w4 G7 s' Z% D            else:
                   node.parent.left=right
, v) ?1 V! u0 c( r$ u6 z3 L  a: [. m        node.parent =right

: i" w+ a" x0 O* n% V. K
/ Z, h3 w6 `8 I+ S- k    def rb_rotate_right(self,node):
, ]4 T  N! O2 d1 X* F        left=node.left
  O& K! z: y  U* W9 V9 Q, P! M0 p$ N        node.left=left.right
( v) X5 Z6 O7 y
6 E* H" l1 n. i/ r& h        if node.left is not None:
) v( F0 @7 R1 U% j2 E* O( h            left.right.parent=node

        left.right=node
        left.parent=node.parent
6 M! ]4 t( U& ?; L8 x
- a6 q/ ?) \9 v/ a        if left.parent is None:
* d: N( ?; ?: O3 r( s7 G            self.root=left
1 i6 `& _/ a6 z! R2 Y& O: w        else:
            if node==node.parent.right:
, j' g, |) @; q/ _- `# l                node.parent.right=left
9 m7 e8 W5 L* u) }            else:
                node.parent.left=left
6 a- `3 p. Y2 N- A, p' U) V4 o/ o        node.parent=left

$ q$ ]" \3 Y- N0 n/ g* P    def rb_insert_rebalance(self,node):
        parent=node.parent
) L: v" o5 c9 I; P+ f* j        while parent and parent.color==RED:
            gparent = parent.parent
; H6 w+ R0 s$ K9 F" Y" f            if parent==gparent.left:
                uncle=gparent.right
, h# N# _' J- v  Y4 d! i  p                if uncle and uncle.color==RED:
5 p% P7 m, x* S9 \; n                    uncle.color=BLACK
3 D% \* o6 Q/ ?6 ^                    parent.color=BLACK
                    gparent.color=RED
                    node=gparent
                else:
                    if parent.right==node:
! ?) |6 g/ H9 L5 t                        self.rb_rotate_left(parent)
0 x' l+ d  V: e, Q1 z5 W                        tmp=parent
: C' {- f: X+ Z* z" S                        parent=node
                        node=tmp
                    parent.color=BLACK
# N0 K$ h) }: D4 o: [) F                    gparent.color=RED
* H$ `0 L; U+ r; v5 n
                    self.rb_rotate_right(gparent)
3 c' D. e2 i$ O
$ }: l# m! y! p                    if uncle:
$ J2 p6 a; k7 s8 b' v# Q                        if uncle.right:
* W$ G! k2 P, j- m/ T& {+ ~+ H                            node=uncle.right
4 y" c8 `0 G  B* L0 E            else:
# P0 M+ t9 v# R% C( v                uncle=gparent.left
                if uncle and uncle.color==RED:
* J- @' b6 [( V7 `! ^; q4 i: q8 v                    uncle.color=BLACK
                    parent.color=BLACK
                    gparent.color=RED
                    node=gparent
% P- l: y+ ]* h                else:
                    if parent.left==node:
                        self.rb_rotate_right(parent)
                        tmp=parent
8 Y9 W! p% z. X  [/ V  |: K4 @                        parent=node
0 }$ ~* v6 L1 C( u; r7 ~                        node=tmp
                    parent.color=BLACK
                    gparent.color=RED
& D* o* a  x$ a, W, J% V/ L                    self.rb_rotate_left(gparent)

4 [3 \4 U3 i8 N4 P                    if uncle:
                        if uncle.left:
) l6 X# x2 u: _% z- c                            node=uncle.left
9 }5 M, f7 J8 h6 K& Q2 _: P            parent=node.parent
4 P6 ^" m- }; v+ \* `
4 j% c8 z; ]& n7 w" e& s
        self.root.color=BLACK
        
# [& O# a& n6 A) v1 `0 L5 Q   
1 Q/ P6 Q9 V$ W$ t4 Z: z1 T$ u    def rb_search_auxiliary(self,node):
        tmp=self.root
! M7 y* W1 o! ~% F' h, W& I# _! K        parent=None
        while tmp is not None:
            parent=tmp
  u& D# M4 t7 g9 V7 l            cmp=self.cmp(node,tmp)
            if cmp<0:
* [5 H, s) k/ h! m( I                tmp=tmp.left
9 d( H4 S8 H" m            else:
                if cmp>0:
                    tmp=tmp.right
                else:
8 j$ z5 M- t6 _" ?8 i                    return tmp,parent

        return None,parent

, b* |, s: H! x6 T    def rb_insert(self,data):
' s5 _+ y* W; M        tmp=None
        node=Node(data)
+ U$ ^, B/ R2 d3 \- l0 G        tmp,parent=self.rb_search_auxiliary(node)
( l1 p: p3 E" r! K8 L$ y& a  q) p
        if tmp is not None:
            return

6 [2 X( B7 C, @$ j. E        node.parent =parent
        node.left=node.right=None
        node.color=RED

& `- ~! Y: W5 }0 z$ k        if parent is not None:
0 L. R, Q$ ~, |$ B9 V: p
4 }; S4 V6 A/ b$ e) K            if self.cmp(parent,node)>0:
                parent.left=node
/ n) ?) H4 k8 r+ Q7 z9 v% s9 O            else:
: ^& @* f5 y# N8 h0 P% u                parent.right=node
! O7 `/ F: F5 h        else:
            self.root=node
8 a7 W( t6 _4 S6 Y        return self.rb_insert_rebalance(node)
, a. z7 a$ w4 N$ x) P
& X& i: [# L8 d; O& q6 y, M; W7 x    def rb_erase_rebalance(self,node,parent):
/ N) r4 @4 a# M, ?; k        while((node is None or node.color==BLACK)and node !=self.root):
: x' d% I/ P$ q4 J+ P6 K7 j            if parent.left==node:
+ _0 ]/ F( u' E. i7 h4 L                other=parent.right
                if other.color==RED:
                    other.color=BALCK
$ n' W/ K' k0 r- l                    parent.color=RED
                    self.rb_rotate_left(parent)
                    other=parent.right
                if (other.left is None or other.left.color==BLACK) and (other.right is None or other.right.color ==BLACK):
# I4 ?9 ~2 G" V5 v7 E( k* [                    other.color=RED
                    node=parent
                    parent=node.parent
+ y) ?4 Q4 n* l: Q7 m0 G& w8 u) N: Z                else:
, V# \1 e. {4 B# j                    if other.right is None or other.right.color==BLACK:
) @% y8 t& k/ F! _
+ c, D1 e& m7 U- M- L, b# w+ e! `+ R5 r                        if other.left is not None:
3 J. m% E. S& V! m                            other.left.color=BLACK
                        other.color=RED
, s  ]1 m4 n: c- h                        self.rb_rotate_right(other)
% x* {3 b# T% T6 N                        other=parent.right

9 F; p! a4 q7 O; y( W/ v                    other.color=parent.color
% r! N) T, @) A* y- f0 y                    parent.color=BLACK
! X8 C  v' [% m& I1 x0 p* Z                    if other.right is not None:
' K  T  e" [$ |+ J                        other.right.color=BLACK
                    self.rb_rotate_left(parent)
                    node=self.root
5 i! x# E; `8 F4 t! x2 |                    break
* T3 S- Q! R# k6 `            else:
" j1 R% g0 j- }0 ^                other=parent.left
                if other.color==RED:
                    other.color=BLACK
                    parent.color=RED
- a! g3 Y. i6 }1 X" C                    self.rb_rotate_right(parent)
' U" {$ L& o! K; W. M3 V- M                    other=parent.left
                if (other.left is None or other.left.color==BLACK) and (other.right is None or other.right.color==BLACK):
' b0 ?5 f, O) Q5 X" C                    other.color=RED
                    node=parent
                    parent=node.parent
  Z, S4 i, m4 r1 n& i% ?                else:
2 a; g9 n- Z( W  u                    if other.left is None or other.left.color==BLACK:
                        if other.right is not None:
                            other.right.color=BLACK

' X& O1 t8 N: P( ~: i6 L                        other.color=RED
                        self.rb_rotate_left(other)
% Q8 A; k$ d7 G6 L; P# G% S                        other=parent.left

& u$ u# e6 i0 J! i  w                    other.color=parent.color
  M/ @) I6 p( h5 Y# `; J9 a+ m( f/ R                    parent.color=BLACK
% b% [( p7 V! p7 L2 Y; m
9 ~( y& N: ]$ n# y9 q- v# @                    if other.left is not None:
  n% g# y. @* l1 b9 r' j# c                        other.left.color=BLACK

/ s, O4 b0 H# G5 z% D- S                    self.rb_rotate_right(parent)
( d/ ]# x- T) p                    node=self.root
                    break
) d- v3 K4 e1 P5 E* J0 B  p0 n
' f% f0 a. Q# H9 G( J' g) V
2 P" }& q+ R' ]0 U
4 c) H8 M' w2 E0 U: e8 W2 I        if node is not None:
            node.color=BLACK   

3 X/ A9 C& o; \  E    def rb_erase(self,data):
3 \* j$ w1 g! b* G/ d5 m( D        tmp_node=Node(data)
, H$ x1 q3 B/ U+ N2 V        node,parent = self.rb_search_auxiliary(tmp_node)
; _3 K; R# n5 P% f9 ^( Z# _- K        if node is None:
            print "data is not exist."
( a/ d7 |" @0 ^: j8 b4 {            return
        
        old =node
        if node.left and node.right:
8 M, b  n* R$ \            node=node.right
3 }( O! N6 q) [
9 }# g; X$ \+ E) D5 W' F% [            left=node.left
            while left is not None:
& \8 m8 F7 |1 Z/ w, ^8 k) G                node =left
                left=node.left

& Q' l2 }  h/ D( y# o' K6 s2 Q            child=node.right
5 x& I) x+ t* H; W( x' h0 a! }            parent=node.parent
            color=node.color

            if child:
                child.parent=parent
2 f& d( c0 F4 \2 x3 W5 ?5 q7 i            if parent:
                if parent.left==node:
  i6 M) X; K. x! f                    parent.left=child
4 r, E" D: t7 l2 L                else:
                    parent.right=child
5 Z; K! E2 g0 s  F/ l
            else:
: N9 r5 C$ I7 V3 w( a% c                self.root=child

' M, z4 j. U  e7 m. Q, g            if node.parent==old:
7 }  F- ?& B9 y% ], J5 D                parent=node
4 x7 Y/ N$ R- ^/ c! v  W, s            node.parent=old.parent
            node.color=old.color
" y. d/ [2 E4 o1 R! q            node.right=old.right
7 B+ l3 ~$ ^2 x) ]! d            node.left=old.left

& [5 W* k  p) R, `9 I2 v# Z: ^8 t8 `            if old.parent:
6 ]- T1 t" o% d1 I9 |3 Q; T, g                if old.parent.left==old:
$ i# G: [% G! g: T                     old.parent.left=node
                else:
                     old.parent.right=node
            else:
) Y5 ?  ?2 n7 b6 f3 n                self.root=node
# D5 ]6 V& ^& \  c) O/ j
            old.left.parent=node
' ~% g& b& Z! s& U            if old.right:
                old.right.parent=node

        else:
, F' j" L/ a: F9 l7 c6 D( v            if node.left is None:
                child =node.right
            else:
- M$ J* T3 g2 {# P                if node.left is not None:
5 t6 C! M3 ]. V1 \, D( a/ d                    child=node.left
                else:
                    child=None
( ?- Z) i. t- i0 p' \* q            parent=node.parent
/ W& f. y/ z4 I( j+ @& K            color=node.color
2 t5 R0 w, E% w4 l' C) ?6 x            if child:
& t& ?0 O2 e: y! E7 ]2 f# }                child.parent=parent
. v, P- J2 y5 D. i/ s            if parent:
                if parent.left==node:
( s; D. r0 q7 e- e' j5 \; l0 \                    parent.left=child
" O) q$ x" ~7 M6 i. d. j  E' y                else:
                    parent.right=child
            else:
                self.root=child

" M  y; P3 V7 x1 N        if color==BLACK:

            self.rb_erase_rebalance(child,parent)

- E8 j2 A- K+ S% Z8 Z
    def rb_travelse(self,node):
         if node is not None:
3 X7 Z9 O' F6 o+ t             print str(node.data)+'\t'+str(node.color)
! {8 N& Z( i3 r* ?8 F) @             self.rb_travelse(node.left)
9 K$ B  W  R% K, v, c1 k             if node.parent:
                 if node.parent.color==0 and node.color==0:
                     print "error"
                     return
3 H  y( D' e8 _6 n& A# P$ o             self.rb_travelse(node.right)
             if node.parent:
5 |5 u2 {6 r0 e0 \9 x/ z( O                 if node.parent.color==0 and node.color==0:
                     print "error"
) ~/ h/ Z6 F( g1 Q                     return

         return
' k1 V2 ?( I  ]# r5 i8 w               
     
    def cmp(self,node1,node2):
        if node1.data>node2.data :
            return 1
: f" A3 D- M* v1 U. v4 c% k) V        if node1.data==node2.data :
            return 0
        if node1.data<node2.data:
+ ~4 @" A7 ?+ Y) w! h1 d, a! x            return -1
! {: n5 ]9 V2 e$ h
4 n5 R5 _, X& h  Nif __name__=="__main__":
    print "main"
2 l) Y* h; q: f! U5 d    data=[28,6,39,78,6,43,61,56,71,38]
    #for i in range(10):
    #    rand_num = random.randint(0, 100)
* C+ {5 N* l) w# s    #    data.append(rand_num)
    #print data
0 v- z) e1 O7 A5 Y0 x    t=RBtree()

" U! G/ b0 t  b. b2 `1 ^0 d% Z) Y
+ x2 e5 g' L4 `    for i in range(10):
        t.rb_insert(data[i])


    t.rb_travelse(t.root)

    print "---------------------------------"
, Z; V) z3 r! `9 N    t.rb_erase(data[7])
        
$ m3 Z- x( B6 l& U- z    t.rb_travelse(t.root)
) O. S/ E1 r! Z' T2 ?" P

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