红黑树python实现~

表咯痴

#!/usr/bin/env python
# -*- coding : utf-8 -*-
" W  H7 A" U6 o1 g* F5 a, P) P9 a( m
6 n4 T5 K; H) H' M  S  Nimport os
import random
) x/ L' k4 _, Q. L- T
, i! p2 u9 Y+ R$ x, `RED = 0
) K( S# V, r3 j! L# [. @! kBLACK = 1
* T, g5 y+ z5 _+ @* c! R
0 v$ y+ [% |' r4 Lclass Vector(object):
+ }7 p$ z8 R6 c    def __init__(self,x=None,y=None):
        self.x=x
) z+ F. a/ t  w+ L- O        self.y=y

1 X" m; u; z+ e% C; q& f8 ^class Node(object):
        """docstring for Node"""
        def __init__(self,data=None,color=RED,left=None,right=None,parent=None):
* M- b5 d* R2 \8 `3 I% h" j            self.data = data
            self.color = color
            self.left = left
            self.right = right
5 ^! |$ @& Y2 {" t: ~            self.parent = parent
) y# N$ i- `' f& k2 a
class RBtree(object):
    def __init__(self):
        self.root=None
. M4 }5 q& }& g5 p! W) H: V        self.size=0

' B) b7 C, ?  S+ S( C9 s2 K* v1 s    def rb_rotate_left(self,node):
        right=node.right
$ O$ x2 J3 z% w0 p5 W& z, L
        node.right=right.left
. i6 c- I# G  l- d6 p        if node.right is not None:
            right.left.parent=node

& G" N2 W' v6 e9 I: |1 H        right.left=node
        right.parent=node.parent
% ]; u& V4 H6 _5 c0 v( v
        if right.parent is None:
               
7 Q' X+ Z. h4 p4 j+ F3 R3 d; D            self.root=right
% [# R# e& L3 ~6 J        else:
9 g! E% x2 R, X) P. L! G            if node==node.parent.right:
                   node.parent.right=right
% m7 j1 H; p) h- e# Z$ D7 p            else:
                   node.parent.left=right
, s; h+ E: E1 t* M" k& v        node.parent =right


8 K6 g  I8 E8 `9 e8 g' R# A* y    def rb_rotate_right(self,node):
        left=node.left
* A0 ^, `6 K9 J8 d- Y& ~1 N        node.left=left.right

        if node.left is not None:
7 z+ }; P1 E- z/ J$ r; y1 d3 N            left.right.parent=node
: \* \2 Y; r  e" p  ~& C1 k$ T
        left.right=node
        left.parent=node.parent
$ u4 H" j3 J1 ~" [) p& s
        if left.parent is None:
            self.root=left
        else:
            if node==node.parent.right:
2 }5 A$ n' k( o! O- X                node.parent.right=left
  K- P! z) R9 `( ^            else:
                node.parent.left=left
% Q6 k* L/ E7 X& S8 K" K        node.parent=left
! |3 R' O; z, r- O
    def rb_insert_rebalance(self,node):
. V( |% ]. `1 p        parent=node.parent
& z* X0 Z& D( R7 m5 d        while parent and parent.color==RED:
            gparent = parent.parent
% @- w' i, A4 p5 S8 f5 R3 e            if parent==gparent.left:
                uncle=gparent.right
                if uncle and uncle.color==RED:
                    uncle.color=BLACK
                    parent.color=BLACK
                    gparent.color=RED
* J1 n; G( F: k0 L" a  q- L                    node=gparent
                else:
                    if parent.right==node:
                        self.rb_rotate_left(parent)
                        tmp=parent
0 A3 ~. {/ v' g                        parent=node
) H6 E8 T9 ]( Q: {* f+ W$ E7 t                        node=tmp
                    parent.color=BLACK
                    gparent.color=RED

  E9 Z9 f+ h* l! N# z* F5 k                    self.rb_rotate_right(gparent)
6 F% B/ W5 ]8 ?: E# G( i+ p
                    if uncle:
                        if uncle.right:
                            node=uncle.right
% U, s( |8 ~2 l  P            else:
: H( t/ x! ?# D# S2 w                uncle=gparent.left
) q6 n+ G# _3 M6 C+ J+ A6 d                if uncle and uncle.color==RED:
! Z, W) P* t, i# a) o                    uncle.color=BLACK
7 p; E+ c' b. v                    parent.color=BLACK
% J2 a9 \1 K6 \. f) v/ r9 g+ L                    gparent.color=RED
/ }; H# r! f5 X/ \. T                    node=gparent
4 H6 j, @% ]! ]( }# o                else:
8 Y# n5 Q. O8 F/ p7 k2 u! r: z                    if parent.left==node:
& ]0 ]$ I* w& z) P                        self.rb_rotate_right(parent)
1 D; N" C& B+ I3 c& L                        tmp=parent
) |) B0 n5 ?- M# j1 R, L3 ^' W8 _                        parent=node
                        node=tmp
                    parent.color=BLACK
7 i4 T% B: }: z2 K8 c9 v                    gparent.color=RED
' u9 |7 a/ F: v3 d4 e. g2 z                    self.rb_rotate_left(gparent)
" }" u$ a) {" \7 D8 @
7 f6 Y" [, m- o" o1 A                    if uncle:
                        if uncle.left:
' p" I$ |- T3 X. ^; A& m                            node=uncle.left
% T  k* B) Z$ u8 b) F# W            parent=node.parent


        self.root.color=BLACK
        
   
    def rb_search_auxiliary(self,node):
        tmp=self.root
        parent=None
        while tmp is not None:
            parent=tmp
0 y9 ?5 p) V" d2 R0 H            cmp=self.cmp(node,tmp)
            if cmp<0:
7 \5 T- b5 \) g/ f                tmp=tmp.left
            else:
: l6 z. W2 H2 n# n% t5 D; H                if cmp>0:
+ c0 X1 Z" d% B( ]; w0 d                    tmp=tmp.right
                else:
% {/ z& c) l; ]: s9 X                    return tmp,parent

        return None,parent

    def rb_insert(self,data):
        tmp=None
* r9 W+ |( e! X1 S: A( J        node=Node(data)
1 D* ~! q, _: n7 C8 \' |        tmp,parent=self.rb_search_auxiliary(node)

        if tmp is not None:
            return

        node.parent =parent
        node.left=node.right=None
        node.color=RED
) z1 `) t% W! S/ \8 w
! x% N- e+ X6 v  q/ Z, [' I        if parent is not None:

2 ^; p: }+ v  S7 J: s            if self.cmp(parent,node)>0:
                parent.left=node
, Y4 I0 a2 g- I, I4 s            else:
                parent.right=node
        else:
4 R: n# G7 a/ T1 C            self.root=node
        return self.rb_insert_rebalance(node)
7 ~7 ~* ~6 Y4 i  n8 Q
    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:
                    other.color=BALCK
9 @! E  u8 ?3 ~5 k, e2 l' p                    parent.color=RED
; ~( j& S0 X5 L( y, }. e                    self.rb_rotate_left(parent)
7 N  ~( F# b" e. b                    other=parent.right
3 D; Q8 Z  t* |4 a                if (other.left is None or other.left.color==BLACK) and (other.right is None or other.right.color ==BLACK):
                    other.color=RED
) {' g4 t; s3 {0 s) R2 {+ I                    node=parent
( l, h: Q/ U. Z1 l6 t1 c+ U/ B                    parent=node.parent
                else:
% J2 ~4 H$ e* }  p& F8 H                    if other.right is None or other.right.color==BLACK:
7 @1 E/ X! K% j( A4 G
                        if other.left is not None:
. [7 a6 n9 Q7 Z8 T3 h                            other.left.color=BLACK
7 T% c" m& K3 ]& k+ t: w; K% W                        other.color=RED
+ \; a1 r, k" D) ?1 C7 Y/ D: x                        self.rb_rotate_right(other)
                        other=parent.right
$ ^$ M- a: e" F. n; l- x. z- ]
: @& p+ |& r9 x0 I                    other.color=parent.color
                    parent.color=BLACK
; v2 b( L4 k) p; L% N3 e9 l                    if other.right is not None:
4 M% X9 N$ J9 X+ D8 m$ y( ]                        other.right.color=BLACK
, {+ ~9 _( N4 I( m( F                    self.rb_rotate_left(parent)
" K: h& [2 O( T9 H3 {3 }                    node=self.root
& E: G; N3 Q, ^9 C                    break
0 x$ X3 P0 u3 A            else:
4 d& g4 E3 v" F8 N6 s                other=parent.left
                if other.color==RED:
1 f: L% h7 F( r                    other.color=BLACK
0 C0 `$ \) {: y7 ~  i& t                    parent.color=RED
                    self.rb_rotate_right(parent)
) k7 `2 ^; }2 S! w) J                    other=parent.left
+ W& Y8 U; u9 S% ~                if (other.left is None or other.left.color==BLACK) and (other.right is None or other.right.color==BLACK):
                    other.color=RED
) A) U) Y, G5 d8 A# l4 n                    node=parent
                    parent=node.parent
                else:
                    if other.left is None or other.left.color==BLACK:
$ P: f7 k- h" t* m* q8 R                        if other.right is not None:
                            other.right.color=BLACK

' u' r: T. q' Q: ~) O3 h% p3 R                        other.color=RED
                        self.rb_rotate_left(other)
                        other=parent.left
; A- C; h* h% x: I* }# H* r' I1 `, Q
7 P. K3 x1 Y' `- _6 J# X1 K                    other.color=parent.color
                    parent.color=BLACK
5 F' d& \7 a3 k7 K) t1 B
                    if other.left is not None:
                        other.left.color=BLACK
1 \7 Y% I/ @; A9 a) U
                    self.rb_rotate_right(parent)
                    node=self.root
. q( w0 @! F' d! r& d; q                    break

0 K- v+ I! N- R

; U! y9 ?1 T7 Q3 ?, h/ x        if node is not None:
/ S& {' j! _# y! e  _            node.color=BLACK   
; ]# d. o) N# ]+ f
" V7 G$ l- B3 S' B; e! g3 x' C    def rb_erase(self,data):
: y3 W% s6 I7 ~% v) x$ m% O% w/ y        tmp_node=Node(data)
        node,parent = self.rb_search_auxiliary(tmp_node)
$ x) N2 m1 @* S6 U: i        if node is None:
            print "data is not exist."
8 X4 j6 q. Z' ~5 f# p            return
! e1 b9 q# E# F* e! Z9 {7 W1 u0 ?3 R1 x        
        old =node
        if node.left and node.right:
) D/ w% v" }! R) |7 t            node=node.right

* b. F! b. w. O  P" f: P2 `            left=node.left
- P* i  ^1 C+ u* t) e8 o5 M            while left is not None:
. q2 i& v# R( k9 i                node =left
                left=node.left
7 Y- X# o/ }$ _9 x  R
            child=node.right
- g& w* `- E: ]: n" a) h            parent=node.parent
            color=node.color
  i3 ]: p& {# N8 \  {" ]  s- {
( f9 V% p/ d' T( t( c            if child:
6 t# W1 D& O$ C* W3 ]# E+ P$ @  X                child.parent=parent
            if parent:
8 z; O8 g6 f/ `+ v; p5 I                if parent.left==node:
6 |$ M* Q2 r- L  L                    parent.left=child
                else:
6 ?2 _$ ]8 Z. K& A' G+ G                    parent.right=child

* i$ D+ B# E5 }$ B* e            else:
8 C* R9 o4 d* G5 m0 d$ @8 }                self.root=child

- d& q& I! D  j$ j( D            if node.parent==old:
                parent=node
            node.parent=old.parent
+ M; l* |  e7 \( c+ b; @            node.color=old.color
7 {! W8 i' x) Y: ^            node.right=old.right
            node.left=old.left
4 g' `. o% `. C' \2 _
            if old.parent:
                if old.parent.left==old:
8 j1 {6 r* P4 Q1 c: R5 V                     old.parent.left=node
' q5 ]0 p& e0 ^! `0 R& P                else:
                     old.parent.right=node
' e2 y& D7 {5 |& F+ v+ i# `            else:
$ c4 L/ K  E, ?2 v" t! ~2 c$ I                self.root=node
) r) \4 |8 w+ G5 K: k3 r2 s8 ^
  l8 R0 D3 U5 K& H. o, R            old.left.parent=node
9 t1 e. b, u! p2 F; L; b            if old.right:
                old.right.parent=node

        else:
. Z+ u) j4 ]% q            if node.left is None:
1 |: I" L4 e6 l; e                child =node.right
            else:
                if node.left is not None:
                    child=node.left
                else:
4 @5 H" g+ k0 Z: c1 o/ t                    child=None
            parent=node.parent
            color=node.color
            if child:
                child.parent=parent
            if parent:
                if parent.left==node:
                    parent.left=child
                else:
                    parent.right=child
/ D1 @2 r7 [: n            else:
/ h7 {% V! f5 R                self.root=child

        if color==BLACK:
* g. ]/ m1 l' r. R( \
            self.rb_erase_rebalance(child,parent)

3 k9 e% h; o5 R( O$ F
! D1 M: y0 g7 x) K/ Q/ ^    def rb_travelse(self,node):
         if node is not None:
             print str(node.data)+'\t'+str(node.color)
! F! M1 Y+ \$ i4 E+ p& e6 C             self.rb_travelse(node.left)
             if node.parent:
                 if node.parent.color==0 and node.color==0:
                     print "error"
                     return
( _' A% _9 z1 X5 h! `" r) I, g5 Y- L             self.rb_travelse(node.right)
" z, G% Y2 [6 s0 w/ ~             if node.parent:
4 ?3 E# `( Q4 d$ V7 h$ r                 if node.parent.color==0 and node.color==0:
  Y" [- H. d5 M4 l; R0 ~8 x& V                     print "error"
                     return

         return
               
     
. q9 ^  |  D+ w) U2 G; z    def cmp(self,node1,node2):
        if node1.data>node2.data :
            return 1
* ]& X6 {- |" X& d4 _( O8 B        if node1.data==node2.data :
) ^4 S9 Q+ q$ {  Q% ]- ~0 k            return 0
* \7 F0 v" Q7 E/ D* O1 `2 ~$ k        if node1.data<node2.data:
% M+ {0 G- }3 e6 [0 u$ F; c. W            return -1
2 {, x! h% C+ O* E* N5 [$ g% X
' f8 s/ R- R9 Z& ~5 ^5 Yif __name__=="__main__":
    print "main"
    data=[28,6,39,78,6,43,61,56,71,38]
    #for i in range(10):
  r) F; ]- V; {/ J: L& p    #    rand_num = random.randint(0, 100)
8 Y& y3 n1 w8 i6 u4 Z1 I5 G. a    #    data.append(rand_num)
5 S* v3 n% S- i: {6 i    #print data
$ \  y; k9 R8 U$ J; t: O    t=RBtree()

4 a- r$ I9 K6 d/ g  v6 Q- J2 H
5 U- t" f+ t& D! |8 c    for i in range(10):
( s6 m1 l* \) u9 z  I3 V: ]/ i$ x* A        t.rb_insert(data[i])

/ T$ a$ q# v5 k, s$ ]: B4 f! s) E
    t.rb_travelse(t.root)
% y! p* `1 y2 \. [6 J& b" l* p# I
    print "---------------------------------"
( X/ g/ l# c5 E" r    t.rb_erase(data[7])
        
    t.rb_travelse(t.root)
' h$ f5 G+ u) D2 E
0 n- N) b3 J% D4 g

花村刀笔吏

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