红黑树python实现~

表咯痴

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

" M8 n0 ~+ k/ u) Timport os
& b8 H" u$ C/ P( fimport random
# Q8 L# z% V; n- F: E) \* I
RED = 0
BLACK = 1
  p& u% S; f9 v5 X
class Vector(object):
    def __init__(self,x=None,y=None):
/ {3 g: P$ v4 Q3 [1 R& r" C        self.x=x
& S9 w' Z7 D5 H" v! R0 i( H        self.y=y

' s' P$ G0 U1 l# a+ C+ k. f. O, s7 Fclass Node(object):
( A. K0 X8 A7 j% J9 n/ S+ V        """docstring for Node"""
  K, f  A+ ?  T0 B: [- B        def __init__(self,data=None,color=RED,left=None,right=None,parent=None):
            self.data = data
0 q# K4 j- `3 m) P            self.color = color
            self.left = left
, i+ A  @5 i0 x9 q# |( g5 G            self.right = right
9 E$ }7 c* w3 B4 n* b            self.parent = parent

' b$ \6 z. O9 j& H& C" q0 Q( G9 Rclass RBtree(object):
    def __init__(self):
' q* B. P& A( m/ O: G        self.root=None
7 q3 ]. `) x1 V        self.size=0
  r! |( H: S( R! Y$ M
" `+ @; b; q4 E' P    def rb_rotate_left(self,node):
        right=node.right
) G  T4 l6 Y% G5 Y6 W
        node.right=right.left
        if node.right is not None:
            right.left.parent=node
$ e& u% r$ E4 b+ B; o( @
9 U. R$ B* I0 _$ R% B9 `% p        right.left=node
        right.parent=node.parent
% \# f3 Y+ m6 P* x% n% ]- ?
' O3 T  R2 ]; w0 q        if right.parent is None:
               
            self.root=right
+ M& n+ q; }' Y  I" M        else:
. W8 u7 t% o9 f! I$ y% ^            if node==node.parent.right:
                   node.parent.right=right
            else:
                   node.parent.left=right
/ V* a! D  R" G( D        node.parent =right
4 O0 b8 \, C( x% ~" _! l2 o3 C
: V- d  Y7 n- I- l5 Z
    def rb_rotate_right(self,node):
# [2 m1 O5 j# M- x. D7 h        left=node.left
        node.left=left.right

        if node.left is not None:
            left.right.parent=node
( D# ^. l: a' `6 m: m+ E
        left.right=node
        left.parent=node.parent

        if left.parent is None:
            self.root=left
' N( s4 o+ `& J) |8 y# H8 a        else:
6 W1 v& y; o, @4 i            if node==node.parent.right:
                node.parent.right=left
' M4 z. b2 g% m4 z& u; G            else:
6 u7 Z3 p1 B: F8 f) [                node.parent.left=left
& N) M2 }/ c1 a$ O        node.parent=left

6 Y3 i. b3 r3 M    def rb_insert_rebalance(self,node):
        parent=node.parent
        while parent and parent.color==RED:
            gparent = parent.parent
            if parent==gparent.left:
0 K/ {; n( ]2 ~6 G                uncle=gparent.right
                if uncle and uncle.color==RED:
                    uncle.color=BLACK
                    parent.color=BLACK
2 h/ e- R& P1 P9 \6 |7 c' Y. `                    gparent.color=RED
" z8 O3 D  [: Z                    node=gparent
1 R; ]* q$ _# ^3 W+ ]9 B                else:
                    if parent.right==node:
* I% `3 [* F/ q/ P! u                        self.rb_rotate_left(parent)
% M' g% |* _& ^/ S                        tmp=parent
' H0 l* g$ E* I( ?. W4 W% ?5 \                        parent=node
                        node=tmp
/ |8 u) j- P# z# c) O' d                    parent.color=BLACK
                    gparent.color=RED

                    self.rb_rotate_right(gparent)

4 [; j3 u# x; \; H- V- |  J5 R                    if uncle:
) H  j7 I7 G0 N) s) Y                        if uncle.right:
                            node=uncle.right
( j: k. z. T; A- G& j            else:
                uncle=gparent.left
. T1 x  A3 {5 X1 X: A+ t8 |3 e                if uncle and uncle.color==RED:
# t, ~8 B4 }, G! X+ v                    uncle.color=BLACK
$ G- T/ d# N/ d8 T                    parent.color=BLACK
                    gparent.color=RED
                    node=gparent
                else:
/ ?  r. V8 H8 s# G3 [                    if parent.left==node:
* `" z+ p8 y% w1 I                        self.rb_rotate_right(parent)
                        tmp=parent
                        parent=node
9 K+ ~- U9 V) d+ y# v                        node=tmp
: O1 x- k8 W6 M* v. I4 Z                    parent.color=BLACK
                    gparent.color=RED
: [" j$ l" [7 Y) Q                    self.rb_rotate_left(gparent)

( Y) |9 N/ J* [6 y2 F1 a9 u                    if uncle:
8 y: e! k' }+ Z( ^+ K( P! L- S                        if uncle.left:
                            node=uncle.left
            parent=node.parent
2 o% q, d) @, u  d1 H8 i

7 c! ?1 K$ ^$ F$ J        self.root.color=BLACK
3 f+ t6 T3 j: U% a% w9 G        
3 q3 j. w) K- K$ N/ b2 M   
    def rb_search_auxiliary(self,node):
        tmp=self.root
$ x, W5 q% g) a: }2 b        parent=None
' |# E- T% T( n* E5 A        while tmp is not None:
' o# g4 V& L. f% T& M            parent=tmp
            cmp=self.cmp(node,tmp)
            if cmp<0:
                tmp=tmp.left
            else:
1 x$ ^) A1 G( B3 v( Z* w& K" W                if cmp>0:
                    tmp=tmp.right
0 F; ~$ Y$ Q, |- r+ z* I) \                else:
# `* B9 B" ^$ Q; v: v                    return tmp,parent

" v. W5 r4 a9 b% R        return None,parent

    def rb_insert(self,data):
$ l2 H1 o" G( J3 R2 d        tmp=None
# B. @  t* |' q7 S6 ^+ j        node=Node(data)
, F# E% S4 l4 N4 D) G  L        tmp,parent=self.rb_search_auxiliary(node)

        if tmp is not None:
3 ]- i+ t$ o7 `            return
6 ^6 c: i  F2 o
        node.parent =parent
- R" V2 a6 V" _: a% Z) U1 n        node.left=node.right=None
        node.color=RED

        if parent is not None:

2 D- T9 X. K) [& n            if self.cmp(parent,node)>0:
                parent.left=node
4 C' F+ I6 B: I. |+ j            else:
" w# m  E0 y6 _: v                parent.right=node
( k) B! k7 t: ]) g/ d1 v        else:
" v" b- ?2 \: C: Y5 _; G            self.root=node
        return self.rb_insert_rebalance(node)
  v  P, ~# i/ ]
    def rb_erase_rebalance(self,node,parent):
. T9 {9 R2 C3 P, x+ j        while((node is None or node.color==BLACK)and node !=self.root):
            if parent.left==node:
% y$ ]' U4 r( _! Y8 e" k1 D, `                other=parent.right
5 q8 x7 D# Y3 S5 i                if other.color==RED:
7 W* r# x: P; j  y2 o                    other.color=BALCK
                    parent.color=RED
* J$ X' u0 ~5 z% l, o                    self.rb_rotate_left(parent)
0 Z' Y% i  U9 c8 Z                    other=parent.right
2 n' [* B) W) z9 E                if (other.left is None or other.left.color==BLACK) and (other.right is None or other.right.color ==BLACK):
                    other.color=RED
" X) |. ?4 T& x; }# l                    node=parent
8 J% S, x, p- G- w/ F0 r* l                    parent=node.parent
9 z( m+ ?' s: K8 L1 P/ k! }                else:
/ ?8 R5 P% e0 j6 U2 w                    if other.right is None or other.right.color==BLACK:

3 V0 y1 t; P) `2 m2 {# D                        if other.left is not None:
                            other.left.color=BLACK
4 m$ d' I" A" H& \                        other.color=RED
                        self.rb_rotate_right(other)
                        other=parent.right
- d+ F& x. T7 Q3 D
2 J2 ?9 ~. X# E6 u4 [. W                    other.color=parent.color
                    parent.color=BLACK
                    if other.right is not None:
$ ?( p# }! K5 B' @. j/ n                        other.right.color=BLACK
                    self.rb_rotate_left(parent)
                    node=self.root
                    break
            else:
                other=parent.left
                if other.color==RED:
0 F. D5 h& V$ D4 w; q                    other.color=BLACK
7 I  i. d1 L) Z                    parent.color=RED
5 a* R# G4 B& ]# V# Y% w+ ~                    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
                    parent=node.parent
$ U. l  i" ~; t  f: f# I! t; }                else:
                    if other.left is None or other.left.color==BLACK:
% ]) X. `+ p6 F$ ^6 L" D. [                        if other.right is not None:
# E, \5 ?  E4 z! I3 R                            other.right.color=BLACK

6 b) K7 W) n! s# Z& c3 w( i( ?                        other.color=RED
( m1 J1 U$ |& ~1 P+ m8 U2 L                        self.rb_rotate_left(other)
& x5 {# G" |7 k# f- _& g! b                        other=parent.left

                    other.color=parent.color
                    parent.color=BLACK
$ s8 p% z/ q* O
                    if other.left is not None:
                        other.left.color=BLACK

+ v% r' w# L( z8 x7 v# B, h                    self.rb_rotate_right(parent)
; E: @! A: }: K$ ?                    node=self.root
                    break


" Z+ B- |- Q9 S! i. ?- `
1 Z. r! U6 y4 o1 i/ j  z        if node is not None:
- M9 i+ D/ ~' d# [0 Q            node.color=BLACK   

. q- ~) w7 n/ V. f4 e1 g3 ~    def rb_erase(self,data):
  m7 \) Z' T- _8 z' z0 w        tmp_node=Node(data)
        node,parent = self.rb_search_auxiliary(tmp_node)
! h8 n3 a* G  S5 S+ J9 ~: M' ^3 D        if node is None:
            print "data is not exist."
) b/ F2 a9 F! g4 r/ ^) Z' Q            return
        
        old =node
, `4 E: x( D  W2 |0 U  n        if node.left and node.right:
3 C! n5 ?( R- J( H- x$ d" F/ H. \            node=node.right

! O6 w& K% T; ~# Q- O! r& y- B. {            left=node.left
            while left is not None:
, o% F- l8 n, F+ [) {" I                node =left
; Q) v7 O8 n5 b                left=node.left
8 C+ I2 w" \! i. {! S1 K
- S% ]- j, g7 D7 M            child=node.right
            parent=node.parent
- v# _- V' O7 ~            color=node.color
3 V9 c) b- B) K: B
            if child:
, P$ O* C; h7 d  x# {3 O% ]                child.parent=parent
7 c, r  {0 U3 N& @            if parent:
7 K# y5 `  b5 S. z$ y                if parent.left==node:
                    parent.left=child
- {: ?8 X  Y: G9 t' C4 K3 z                else:
- s/ e, J$ D" a( G+ p                    parent.right=child

            else:
" t7 }7 N7 ^" m; W/ I3 K/ q$ l5 s                self.root=child

5 {! U0 |' A$ ^# T- f' {            if node.parent==old:
                parent=node
3 e& c4 B+ N' l            node.parent=old.parent
            node.color=old.color
7 n2 u0 S7 `: Y, `) `' O5 _5 E            node.right=old.right
" t+ i' J6 ]+ i" ?5 {            node.left=old.left

; }) Q" w0 P& R2 K9 O            if old.parent:
5 s1 |# w4 L6 z5 X% V                if old.parent.left==old:
                     old.parent.left=node
                else:
4 r0 x8 c% s. {- I+ t9 q                     old.parent.right=node
            else:
                self.root=node
, X: j* V1 x( T+ ~7 Z8 D( q
            old.left.parent=node
: Z! G/ z( G% @4 R; V, h2 Q2 c            if old.right:
                old.right.parent=node
% x0 w6 [3 W( z0 ~
        else:
            if node.left is None:
$ ?) q- I6 t7 b  j$ ?0 h% i5 Q                child =node.right
& D5 {$ T- X; P8 `+ \0 Z% L, j            else:
                if node.left is not None:
                    child=node.left
                else:
                    child=None
            parent=node.parent
! ^0 C' T, m' E6 d" F            color=node.color
            if child:
# x+ w# G! B( |' j5 ?/ n  z                child.parent=parent
1 j7 J7 g( S& l" O" H            if parent:
                if parent.left==node:
                    parent.left=child
" A0 H5 f8 S! k' Y                else:
                    parent.right=child
            else:
/ t# |) g7 J5 w0 ^' R' t                self.root=child

        if color==BLACK:
0 j2 G- B2 w5 h( I
            self.rb_erase_rebalance(child,parent)
' q4 N. ^' b  ~) i3 s+ G1 I. }

    def rb_travelse(self,node):
8 R5 |4 f: ], Z         if node is not None:
             print str(node.data)+'\t'+str(node.color)
& I7 h7 g9 B: I9 n& l             self.rb_travelse(node.left)
) d; W' g& G4 L* a* q             if node.parent:
- j5 S- E* h, t$ d                 if node.parent.color==0 and node.color==0:
                     print "error"
8 @% F( ?$ b, a+ S! B% E$ j) x' B                     return
             self.rb_travelse(node.right)
             if node.parent:
9 ^/ }# o' `" Z/ ~$ k* D. I                 if node.parent.color==0 and node.color==0:
, l* s- k( y0 t( j5 X; G: d7 a' q                     print "error"
! W& `# J5 ?# U7 [2 `2 I                     return

         return
               
# y2 a8 F- [( ?     
    def cmp(self,node1,node2):
        if node1.data>node2.data :
            return 1
) U/ M( l1 o) h. e% C# i# I5 |        if node1.data==node2.data :
            return 0
% N. T5 _4 o" f! O        if node1.data<node2.data:
0 i( f. n8 I8 E6 R            return -1

if __name__=="__main__":
$ b# r" d6 z5 h" e' Q3 y' Q. f, U    print "main"
# S. [9 i: [$ Y1 \6 o/ {! ]    data=[28,6,39,78,6,43,61,56,71,38]
( o, _# t/ V& Y1 F1 L    #for i in range(10):
* V0 F+ |3 U3 }' e. ^/ a    #    rand_num = random.randint(0, 100)
    #    data.append(rand_num)
    #print data
8 h8 I8 q! A! i/ Q/ f# p* G1 O    t=RBtree()
( k0 E+ r  t# c4 m! D

/ L/ X5 W2 x- W0 R- M: J    for i in range(10):
        t.rb_insert(data[i])

8 U. j: j- w& m( _
# T' L6 k! Z3 J3 V  z6 ^    t.rb_travelse(t.root)

    print "---------------------------------"
5 L4 G) y8 m% l    t.rb_erase(data[7])
( }* ^& q- r6 K' H; C) ~; J        
5 x* r! y9 U9 A( }' ?, ?    t.rb_travelse(t.root)

花村刀笔吏

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