红黑树python实现~

表咯痴

#!/usr/bin/env python
# -*- coding : utf-8 -*-
9 G2 S+ B9 z+ V4 D. Q  x$ v
. \8 |+ f# w0 D# W8 U% w9 ~import os
import random
. n0 |, Z( l$ a
, e9 ?5 R- K- j& M- a: LRED = 0
BLACK = 1

class Vector(object):
    def __init__(self,x=None,y=None):
        self.x=x
        self.y=y
5 ^1 g% e+ F8 P, K- q. Q+ r. N4 L
class Node(object):
        """docstring for Node"""
        def __init__(self,data=None,color=RED,left=None,right=None,parent=None):
            self.data = data
3 U* p2 L: }, l8 C3 P( F            self.color = color
            self.left = left
8 J' b  R* ]) b0 l: O8 n            self.right = right
1 e9 T  h" w- N            self.parent = parent
/ Y5 k" x  z. P3 A% A) l+ {
( F1 B. W1 \4 ?: _  Q! d' mclass RBtree(object):
    def __init__(self):
        self.root=None
        self.size=0

0 K1 |& ^' B2 L) \  J8 b+ p6 m    def rb_rotate_left(self,node):
        right=node.right
. d% m% \5 e$ ?0 t, Q$ m! p1 N) ~
+ E' h. G- t# Q! j        node.right=right.left
        if node.right is not None:
! l6 k- x, C) A. {  x4 H; j            right.left.parent=node

        right.left=node
- ], a, I# F' s: f  `4 \        right.parent=node.parent
9 B, L( [% Z: e5 m( A; L$ R
        if right.parent is None:
3 s( }, S1 y: l0 G  `               
            self.root=right
        else:
            if node==node.parent.right:
                   node.parent.right=right
            else:
                   node.parent.left=right
1 }7 P! L2 P. g  A# I        node.parent =right

: s! i; d5 H% _0 E# L5 @
$ Q. n3 j; u6 W5 M( P4 [5 Q    def rb_rotate_right(self,node):
        left=node.left
        node.left=left.right
2 f+ ~: b0 D: e1 ~9 P
        if node.left is not None:
: `- Z$ s2 L. X+ f            left.right.parent=node

        left.right=node
6 R. d5 o  K/ B- A1 I- ]8 V        left.parent=node.parent
% `$ q0 @' m! C2 e3 Z6 h0 k
        if left.parent is None:
            self.root=left
        else:
            if node==node.parent.right:
2 U8 ~& m* D2 ]6 I                node.parent.right=left
            else:
                node.parent.left=left
        node.parent=left

    def rb_insert_rebalance(self,node):
# L& A; a8 Y' e' q" r        parent=node.parent
7 Q: b% y* N  g% S$ y- _        while parent and parent.color==RED:
" K4 w1 G6 [1 p! m) s4 v            gparent = parent.parent
            if parent==gparent.left:
7 Z; u7 _2 u1 G/ [) F                uncle=gparent.right
& L3 F2 d$ `( H* A  A                if uncle and uncle.color==RED:
, i) r. H, }6 E! W. L( ~                    uncle.color=BLACK
. M& P" `. q# T0 N                    parent.color=BLACK
% Z: ]% s9 y4 K. d$ O7 O: }- b                    gparent.color=RED
( \9 |6 x1 N4 d6 l4 @1 ]8 d                    node=gparent
0 p/ n4 Z! I! }5 m0 K1 t                else:
                    if parent.right==node:
                        self.rb_rotate_left(parent)
$ Q: n* O8 z; r3 r4 e; t# ^2 a7 V                        tmp=parent
2 s$ [8 L7 Z& d% J- ?' u8 ]                        parent=node
7 ?8 t5 K7 R+ N! |                        node=tmp
( S) ]3 B. S3 g& M* r. v                    parent.color=BLACK
! M& F" S1 \3 p; r                    gparent.color=RED

                    self.rb_rotate_right(gparent)

; q, G) y7 {: I2 y' a                    if uncle:
                        if uncle.right:
                            node=uncle.right
            else:
9 Q- k$ E! J" ?                uncle=gparent.left
4 y" V2 ]2 Z6 l: r                if uncle and uncle.color==RED:
$ ~- ?& G5 ^: y! R% |                    uncle.color=BLACK
  O' z6 n( o/ V$ K2 O. ?% I/ ^                    parent.color=BLACK
                    gparent.color=RED
1 g: E) `& k' F- k7 d                    node=gparent
                else:
2 A3 O9 P* o3 w, z6 b                    if parent.left==node:
                        self.rb_rotate_right(parent)
                        tmp=parent
                        parent=node
0 b7 c7 Y( N! D% ]                        node=tmp
  T4 g1 t: C3 c* M7 L: \                    parent.color=BLACK
* }/ A6 q* E  ^                    gparent.color=RED
3 B' k9 a# m2 H6 G7 R$ t1 t                    self.rb_rotate_left(gparent)
) w' ?+ q* Y3 O3 C9 y! c7 h2 Q) J7 V5 Z3 @
                    if uncle:
- i4 s( |2 h! d" l                        if uncle.left:
$ m3 I/ y# r4 d0 C5 `                            node=uncle.left
7 I8 V" h0 g$ C            parent=node.parent

6 e4 U8 ~  t& A8 ]+ N
        self.root.color=BLACK
! k! I9 p/ ]9 c0 D6 k5 o* s        
   
% E% H. T% l8 N    def rb_search_auxiliary(self,node):
        tmp=self.root
        parent=None
        while tmp is not None:
            parent=tmp
8 _5 M  T6 ?8 @3 R8 C; O' E7 T            cmp=self.cmp(node,tmp)
            if cmp<0:
( c6 g0 K5 D6 b" F% j                tmp=tmp.left
            else:
- J; J( r# J! ]& F, }                if cmp>0:
                    tmp=tmp.right
: b) h. f. @- t+ Z6 I8 [, [0 C' G, }                else:
8 B$ _2 |6 w9 J' }. U                    return tmp,parent
3 G; J) n6 b3 l( y
# B) t4 ?4 V7 U! z& Q3 ^2 S        return None,parent
6 B# d& X2 T. Y2 Y2 ~2 ]8 D* }
    def rb_insert(self,data):
        tmp=None
        node=Node(data)
        tmp,parent=self.rb_search_auxiliary(node)

7 v' F+ d- t: E( c        if tmp is not None:
            return

2 z$ P$ Z# @4 i! y  F$ J9 g0 d        node.parent =parent
+ D. o2 I* Y9 Q0 m        node.left=node.right=None
        node.color=RED
2 m* }0 m. o4 l$ U- f6 r
        if parent is not None:
0 g; B8 a4 w" s! k
            if self.cmp(parent,node)>0:
& R( j* K$ c- |' K                parent.left=node
" P! R4 V7 J; k. f            else:
  v: Q8 y7 b6 b& Q' a, \; I; }0 F9 @                parent.right=node
1 `+ M) J1 Z+ T! v, ]1 h        else:
1 Q) j% ?, `5 M5 Q            self.root=node
        return self.rb_insert_rebalance(node)
5 Q( x* H8 \7 o$ L+ v
9 g+ x% _0 x& g# l) ]    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:
+ x$ F* w5 i& h9 [; U" y/ _0 x                    other.color=BALCK
# x* D' w6 D5 y8 v' ]1 `/ k& m                    parent.color=RED
                    self.rb_rotate_left(parent)
& @' X7 T# u7 H8 o                    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
                    node=parent
- }$ `# o, H. M' x                    parent=node.parent
( m4 n' A/ ?0 A                else:
0 D; o; D$ c% ~  j$ d1 X                    if other.right is None or other.right.color==BLACK:
0 i/ _( f- L4 F- R( D; _
                        if other.left is not None:
                            other.left.color=BLACK
                        other.color=RED
                        self.rb_rotate_right(other)
                        other=parent.right

* L+ M: g) h/ I+ b3 a                    other.color=parent.color
  J$ N4 _4 U) {! K/ F                    parent.color=BLACK
; E+ h8 t( V. V& E( }7 j" u                    if other.right is not None:
* _3 _% w! w5 @+ n- A                        other.right.color=BLACK
9 b; S- d# g- ~; _3 w) b                    self.rb_rotate_left(parent)
                    node=self.root
1 i. ^8 l% H  k: s7 x( v                    break
            else:
                other=parent.left
( s+ I6 o. g  p' o$ |                if other.color==RED:
                    other.color=BLACK
                    parent.color=RED
                    self.rb_rotate_right(parent)
2 `' r8 v1 B! B( e; X  r. M  z                    other=parent.left
, o  k+ q% \: \5 c0 `& f% G                if (other.left is None or other.left.color==BLACK) and (other.right is None or other.right.color==BLACK):
8 R* o: [8 H+ P' M2 i7 ^                    other.color=RED
                    node=parent
                    parent=node.parent
6 Z2 e; I% _3 E                else:
                    if other.left is None or other.left.color==BLACK:
, _* S2 t7 @5 ]7 ~3 R                        if other.right is not None:
; b: l: v! ~6 E+ C( ^7 v/ s                            other.right.color=BLACK

                        other.color=RED
                        self.rb_rotate_left(other)
                        other=parent.left
- P9 i! b) v3 V5 X2 I
; @, |4 t8 Z. Z- D" u) Q                    other.color=parent.color
                    parent.color=BLACK

                    if other.left is not None:
) R3 K) Z( Q7 V  o                        other.left.color=BLACK
0 M0 \' m  K6 R
1 x  N% A# Y1 R. s6 l5 M) v                    self.rb_rotate_right(parent)
  p' T, L- G; J5 u6 e                    node=self.root
0 ~1 W( k: ^5 y! }. ~1 ~4 E                    break
, X; y1 o) \$ |
; i& U9 A+ m/ X) t0 L
4 E8 D6 D' K8 l; }
3 {- z" t6 [! Z  e  S        if node is not None:
5 U  ]* T: \% H4 K  o7 c/ d            node.color=BLACK   
. y& @, B% b  g) \0 g' g$ o4 s
    def rb_erase(self,data):
        tmp_node=Node(data)
; b  \. V& {0 e' [; h        node,parent = self.rb_search_auxiliary(tmp_node)
        if node is None:
) D( x4 U9 g8 ^7 _            print "data is not exist."
            return
7 ?: G8 i/ h5 U  Z8 {9 {        
7 a2 _, @+ g) ?% Y' e3 d        old =node
        if node.left and node.right:
            node=node.right

            left=node.left
            while left is not None:
                node =left
4 b, `* M8 U! X% `0 E                left=node.left
) y2 u! J$ p4 ~5 k) ]
# D4 e- q+ q/ K7 |            child=node.right
            parent=node.parent
            color=node.color

2 Z' N& z" F+ \! \7 Y! K            if child:
* n6 m. A. n3 x! p                child.parent=parent
            if parent:
/ K1 N% m; C& j# B4 \, ^8 A3 `1 u                if parent.left==node:
                    parent.left=child
( v7 x& O  B# j( i4 f                else:
                    parent.right=child

" N; z8 f2 I' d: r+ x5 x1 x            else:
. L  A6 V* C. a- G7 y" d                self.root=child

            if node.parent==old:
                parent=node
            node.parent=old.parent
9 H2 N" d/ s; l* w6 R) Y. @7 X            node.color=old.color
            node.right=old.right
0 Y6 n, \% t+ D+ h1 d% n            node.left=old.left
+ `0 W, g- R( d: s8 g" j+ {
8 j! Y6 t% {7 n9 S% z, ~$ [            if old.parent:
                if old.parent.left==old:
! `8 V5 C0 s& k# ^4 ], d                     old.parent.left=node
' `" S, ]1 n. q2 n. [( k  ?                else:
                     old.parent.right=node
1 w5 A) c; F: x! ~7 h            else:
                self.root=node

            old.left.parent=node
            if old.right:
                old.right.parent=node

        else:
            if node.left is None:
                child =node.right
            else:
                if node.left is not None:
                    child=node.left
                else:
                    child=None
            parent=node.parent
            color=node.color
, i) ?1 w8 R+ S1 ^  A6 w            if child:
8 A3 g; Z# `' d                child.parent=parent
            if parent:
                if parent.left==node:
! w- |+ [* w8 d& I5 [                    parent.left=child
. J3 }/ j) A; k2 v7 z                else:
                    parent.right=child
            else:
* h! h1 y7 L7 I9 E                self.root=child

7 a) N: O8 h3 x        if color==BLACK:
4 E' W1 ^+ X0 M1 H
, d" |# \! C& Q  k9 b+ a            self.rb_erase_rebalance(child,parent)


" U! J1 U2 f6 g/ P, |  W8 n7 A    def rb_travelse(self,node):
         if node is not None:
             print str(node.data)+'\t'+str(node.color)
- y. z& K2 ^7 e2 t5 _, H* M4 W# [             self.rb_travelse(node.left)
  b3 X! a* O" }% U" K6 B5 g7 C             if node.parent:
                 if node.parent.color==0 and node.color==0:
                     print "error"
8 {4 i$ z4 j# y: A                     return
             self.rb_travelse(node.right)
$ M5 L2 t$ H% O             if node.parent:
0 R. n( A, a. j! D+ X* J' S" f* m& C                 if node.parent.color==0 and node.color==0:
% }8 I8 \# s1 l                     print "error"
& w8 N3 d1 r8 |* j                     return
( b4 u/ }. x$ k$ }6 t& d
* k, {5 I, S) p& C         return
               
     
8 K* v9 x8 l. ^+ Z    def cmp(self,node1,node2):
, P: }: W5 }7 M% I( e9 b: |7 }) |        if node1.data>node2.data :
9 E; b. f( u6 w) Y            return 1
        if node1.data==node2.data :
) e2 i% d- J% p            return 0
        if node1.data<node2.data:
1 U% U+ V, d6 V9 E- e$ q# U            return -1
5 Q4 E4 S! V/ K8 m7 B3 u
: b4 R5 I; g4 `! c% b. D5 mif __name__=="__main__":
* U. G% M$ p1 R5 E2 D, A% Q    print "main"
' X$ g& `: j0 m8 a1 ]' F4 _* q    data=[28,6,39,78,6,43,61,56,71,38]
    #for i in range(10):
& V) Q' v) f; r    #    rand_num = random.randint(0, 100)
- c1 o6 c- g3 {4 J& \    #    data.append(rand_num)
3 t! _% N! ]' f( o+ T    #print data
    t=RBtree()

+ M% Q1 g; t: y* h1 C$ s
4 C7 M  ?  G! q! e+ G# ^    for i in range(10):
        t.rb_insert(data[i])

; D5 a1 H6 X9 l' F* r
    t.rb_travelse(t.root)

    print "---------------------------------"
    t.rb_erase(data[7])
# V, B- i9 i3 H: F, ]8 n; \        
    t.rb_travelse(t.root)
7 c: R7 h6 d% M# l0 j' _0 Q9 s

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