红黑树python实现~

表咯痴

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

import os
import random
) _5 O& m5 }" e+ t7 x
RED = 0
BLACK = 1
% F( b* {+ V; p- F1 Y, L0 q, I: o
# G# n- i3 u5 P  j9 `& E8 oclass Vector(object):
4 O1 h* W0 E; c: T# d- ?    def __init__(self,x=None,y=None):
- G& H6 G1 O+ R* N; g        self.x=x
        self.y=y
' \' l, V8 t0 a% i. v
" ?* I. T7 k: y+ k. Gclass Node(object):
- O# J  p& a3 Q+ g* M0 F9 l        """docstring for Node"""
1 ^9 K; K! T1 b* R        def __init__(self,data=None,color=RED,left=None,right=None,parent=None):
            self.data = data
            self.color = color
            self.left = left
8 Q. l! S4 j0 w+ P            self.right = right
" x# T* m: B- d            self.parent = parent
0 S) `8 H& Y5 S! [
0 [. x- p- N# r& |class RBtree(object):
    def __init__(self):
        self.root=None
        self.size=0
$ O# T. ]: M" `$ G" i% u; f- h
    def rb_rotate_left(self,node):
        right=node.right
1 ]( a5 P" r3 `5 n* T% g
        node.right=right.left
        if node.right is not None:
8 P) n) X* U2 t; ?            right.left.parent=node

        right.left=node
! M% W' F( V4 i) I: v9 ~1 j3 k2 M        right.parent=node.parent

; @" E3 E- o$ R. g; ~! j8 Y        if right.parent is None:
               
            self.root=right
1 b' U; R. F9 f        else:
: y9 E9 A: Q8 w            if node==node.parent.right:
2 F# c& V3 \$ K* r! r9 w1 d- v                   node.parent.right=right
            else:
                   node.parent.left=right
        node.parent =right
. Y7 P5 j$ ?5 q0 v
" Z5 M7 M% W9 p1 c. W6 _% G
    def rb_rotate_right(self,node):
        left=node.left
1 |: L( u1 S9 i1 a! ]. F        node.left=left.right

        if node.left is not None:
            left.right.parent=node
% t* L) l) `& m* J
        left.right=node
        left.parent=node.parent

. Q4 Z" ~# z; X, j3 W        if left.parent is None:
6 P+ |' w7 E8 O! E9 L            self.root=left
        else:
  x" N; u, Q% `; [6 D            if node==node.parent.right:
- N6 X& I! {/ t3 F. _& u/ \' |' ^                node.parent.right=left
            else:
3 V! L/ E: ^! K+ P+ g                node.parent.left=left
        node.parent=left

    def rb_insert_rebalance(self,node):
. T+ k. e# R: r/ c) @        parent=node.parent
) P9 W- q) K3 p: |* h2 Z- P        while parent and parent.color==RED:
            gparent = parent.parent
4 [( |( Q1 E+ `: M9 |$ M: w            if parent==gparent.left:
" q  ?3 ~4 b; s: Y" u5 M                uncle=gparent.right
                if uncle and uncle.color==RED:
0 `7 s% B) J. ~/ {                    uncle.color=BLACK
                    parent.color=BLACK
. R/ J7 W" w4 j' q# f3 K                    gparent.color=RED
7 v6 H7 o; C/ k; u                    node=gparent
                else:
+ m& Q/ M6 o7 m! e! K. c                    if parent.right==node:
                        self.rb_rotate_left(parent)
                        tmp=parent
$ @- {/ ~- X5 r' L4 _                        parent=node
" w0 ]6 @1 ?  j% O! x                        node=tmp
$ ?7 W# r- j" {4 b: V                    parent.color=BLACK
                    gparent.color=RED

                    self.rb_rotate_right(gparent)

6 k# j' Z* D; k: {                    if uncle:
# e/ G9 h. a; Z+ r                        if uncle.right:
: w( g7 f7 y/ U! l9 q0 \3 j                            node=uncle.right
            else:
0 r& d, v- H1 ?* l% q                uncle=gparent.left
) }7 u0 P0 J% n2 \0 t                if uncle and uncle.color==RED:
                    uncle.color=BLACK
                    parent.color=BLACK
                    gparent.color=RED
                    node=gparent
                else:
                    if parent.left==node:
                        self.rb_rotate_right(parent)
/ m7 V/ d$ {( G                        tmp=parent
. j2 \3 {1 y0 a' [, U; f                        parent=node
                        node=tmp
                    parent.color=BLACK
4 |( g' k1 a) ?$ ^* T                    gparent.color=RED
& {: v: c" K& V8 r8 Q8 h                    self.rb_rotate_left(gparent)

                    if uncle:
                        if uncle.left:
( M& T$ w2 p: J1 }6 [% W! k                            node=uncle.left
            parent=node.parent
$ H: t! ^" A" c
3 T% m+ X% {9 M- Z& L" Q
& d3 A* A8 s9 j! v+ \- l        self.root.color=BLACK
        
0 B' D1 H6 t4 D+ H   
    def rb_search_auxiliary(self,node):
        tmp=self.root
4 A0 f/ L$ m& u. q        parent=None
        while tmp is not None:
0 k9 R* O  E$ N            parent=tmp
            cmp=self.cmp(node,tmp)
- c( B5 v" x% L9 G1 Z# ]9 e            if cmp<0:
2 e, _# g) K& q1 O6 P                tmp=tmp.left
( n/ g( M3 b( P5 M            else:
, e4 Z3 |7 D# x, f7 p* c" |                if cmp>0:
                    tmp=tmp.right
                else:
                    return tmp,parent
: B% ], ^& @4 W6 V, Z0 n3 m
        return None,parent

    def rb_insert(self,data):
0 I' ~- R2 k6 `+ `  D        tmp=None
, g% ~# ]3 M) D        node=Node(data)
3 u0 |# u! k  r3 u8 H        tmp,parent=self.rb_search_auxiliary(node)

        if tmp is not None:
            return

$ j8 A) B* k3 ]% t: c; z$ }) x        node.parent =parent
0 Q' ~' J! G4 o$ j3 M" n. x/ {# k' R        node.left=node.right=None
- o1 \) h/ u; z+ j. S. y! \: @        node.color=RED
# F% `8 L2 d  n2 C7 f
        if parent is not None:
) S  O& \& t& w  o# }
            if self.cmp(parent,node)>0:
                parent.left=node
            else:
. p) v' T* E- A- w" B0 S/ T! g8 o                parent.right=node
        else:
            self.root=node
& U! U3 Q, A9 d9 j        return self.rb_insert_rebalance(node)

) i% I3 q3 [+ ^4 ^6 [    def rb_erase_rebalance(self,node,parent):
        while((node is None or node.color==BLACK)and node !=self.root):
            if parent.left==node:
- p; ^% w; y6 N) `4 y9 h                other=parent.right
                if other.color==RED:
  a2 G8 t/ Y- X9 I% H                    other.color=BALCK
! y/ |$ Y: H, t. ~                    parent.color=RED
7 F+ k7 P7 R. A4 U% X! ~5 a5 g                    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):
; `5 n+ R. B3 j& ~3 v3 Q- u7 V# z                    other.color=RED
                    node=parent
2 n& w+ z1 _1 q                    parent=node.parent
# R3 Y. V8 H, k8 G6 ]                else:
, p3 X8 C4 R5 h( ]) W. Z- a. O                    if other.right is None or other.right.color==BLACK:

                        if other.left is not None:
" t) j' R& L/ ]$ f- M- o; u                            other.left.color=BLACK
* y9 R7 w, ~4 V5 u                        other.color=RED
                        self.rb_rotate_right(other)
                        other=parent.right

2 x2 }3 t# m: d! H3 {' u                    other.color=parent.color
                    parent.color=BLACK
                    if other.right is not None:
1 T5 n; @3 g* [& L0 d! s+ l! F. p                        other.right.color=BLACK
* G8 o: q0 E5 Y6 \. R' q2 X  N, L                    self.rb_rotate_left(parent)
                    node=self.root
                    break
/ w5 X9 Z, i& m( C' p" b# B( Y" a            else:
                other=parent.left
9 j1 Z) P5 j8 ?2 J2 j8 z$ x                if other.color==RED:
                    other.color=BLACK
                    parent.color=RED
, j. M$ q3 V/ s. j4 P                    self.rb_rotate_right(parent)
7 F) w4 u, g; O6 Q                    other=parent.left
                if (other.left is None or other.left.color==BLACK) and (other.right is None or other.right.color==BLACK):
. \/ S. s/ Y' w! }4 N                    other.color=RED
1 E% f' a) B( F4 ~                    node=parent
                    parent=node.parent
; T2 d5 K7 T3 [8 g. W* T8 I                else:
- R# u9 G2 F0 [6 \# a# `! m                    if other.left is None or other.left.color==BLACK:
& W% E+ r$ R) e* N" l6 [                        if other.right is not None:
                            other.right.color=BLACK
7 D# {; }8 _; _+ P8 D
                        other.color=RED
) @$ u& I  k, p3 y0 m                        self.rb_rotate_left(other)
                        other=parent.left

                    other.color=parent.color
6 \1 \$ I- P2 h7 y5 J                    parent.color=BLACK
) u* L. j6 t2 T5 r+ k6 Z
                    if other.left is not None:
% L: K' Y7 D" S( L7 X  q  w                        other.left.color=BLACK

* h4 m1 Z; b+ U0 x# a, x4 S  Q                    self.rb_rotate_right(parent)
$ j, w' P1 b1 ]/ R9 L7 t                    node=self.root
# g3 _: n) {9 R6 v0 X+ V* Y: U" d                    break

3 r- N" R3 g& |: `3 L

5 a1 O3 i! ^$ N! j4 Z! ]8 d        if node is not None:
            node.color=BLACK   
* o0 a  R6 Y4 q1 L9 q
& k( q. }, s3 t2 g5 e+ }    def rb_erase(self,data):
' ^% `! {* `) J4 v        tmp_node=Node(data)
) @6 k5 H5 J( u6 D) W- |# H        node,parent = self.rb_search_auxiliary(tmp_node)
        if node is None:
5 s- U  O, X' E7 {            print "data is not exist."
1 }/ k' R* U5 P$ O6 I, H            return
        
        old =node
        if node.left and node.right:
+ u* C9 L; z: a' v: _) A/ W            node=node.right

& I+ x5 v1 B1 S, ?0 J! m# f            left=node.left
7 v* B2 l% N7 I            while left is not None:
                node =left
                left=node.left
4 P1 _) E5 P0 B6 ~# Y$ ?; O
/ m9 A- T5 E: Q0 I% u" d6 y            child=node.right
; d) S: Q5 b  I) X: `1 F0 ]" P            parent=node.parent
            color=node.color

$ L% w0 g' h, I5 p7 p& l( `            if child:
) Z) Y7 l7 |5 e5 c( F% i1 d% m                child.parent=parent
1 C& i3 L# F. u) a4 ~            if parent:
                if parent.left==node:
                    parent.left=child
4 V* i. {# q: R6 B2 V- T( g& }                else:
                    parent.right=child
3 [( ^3 Y' i$ z! Y% W
" [8 M. H3 c( `8 p5 v$ b            else:
                self.root=child

            if node.parent==old:
                parent=node
, ]2 u0 W8 g' e# s( ?/ Q            node.parent=old.parent
            node.color=old.color
            node.right=old.right
            node.left=old.left

& D! q  R6 G3 B& @            if old.parent:
                if old.parent.left==old:
! b+ ~7 u) I& o' H/ c2 j2 _                     old.parent.left=node
                else:
                     old.parent.right=node
! G; l7 U$ J1 x- G; z/ q& m            else:
( @' D9 _& n& ?# T/ J                self.root=node
* |; g7 e- h* O5 a
            old.left.parent=node
) `5 @6 T! ]9 r& _+ n# L- M            if old.right:
( i$ |' o" ?( ~4 _4 W" ]7 {2 M' b                old.right.parent=node

        else:
            if node.left is None:
                child =node.right
            else:
! m4 G2 \' G; O0 A. z" ~7 i/ ?; z3 m                if node.left is not None:
0 `- K/ T: ?- F                    child=node.left
                else:
+ n1 |9 A+ S- e' x                    child=None
. A4 h, f) H8 ~3 G            parent=node.parent
, C+ G$ i$ N% O. M9 y( k$ y1 M5 \. R            color=node.color
+ R  v: {" u& S3 z            if child:
                child.parent=parent
            if parent:
                if parent.left==node:
8 {6 ], {( b1 Y  Y9 I0 w$ _$ D3 R5 j                    parent.left=child
                else:
8 |! z7 j! `$ ]7 f0 K! L0 H, I: u                    parent.right=child
+ {; [/ m+ a/ B2 |            else:
) T( v5 c3 @" v0 k; G- H* a& R4 _                self.root=child

        if color==BLACK:
/ @; d: `* f# C% Y5 u
, t, d! O% U+ _( z; {$ U( F            self.rb_erase_rebalance(child,parent)


    def rb_travelse(self,node):
+ i! t) C  p8 c         if node is not None:
             print str(node.data)+'\t'+str(node.color)
             self.rb_travelse(node.left)
  P0 n! e2 X! o# X; ~% k' m             if node.parent:
                 if node.parent.color==0 and node.color==0:
4 A) _+ U. C) g. i: Q                     print "error"
                     return
! v2 L0 w( F: i+ |             self.rb_travelse(node.right)
             if node.parent:
, s" V% I3 q4 ~5 q0 ^6 F                 if node.parent.color==0 and node.color==0:
7 N" `+ M7 Q" l, b# W  s                     print "error"
  v2 {/ ^5 U) B5 N4 ^                     return
3 H3 X, Z2 r  o3 E$ E
         return
7 o6 K/ Y, v$ [" S               
( m3 \# n2 n2 _. i1 `9 {' M     
    def cmp(self,node1,node2):
! R9 J7 C: i+ m        if node1.data>node2.data :
$ k2 L  y# l7 a            return 1
* F) o1 l4 p, n# i8 `        if node1.data==node2.data :
9 I  @' o1 q: O8 W8 B            return 0
        if node1.data<node2.data:
7 O. R) ]7 M1 {4 k/ J- t            return -1
/ [) ~# u- j2 P! u6 L
' {- _# l6 m# J2 H4 l) aif __name__=="__main__":
, B# w! r. t0 c+ D3 V2 D    print "main"
6 B- n* m- t; z8 _9 ^  X! ~    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)
. U% o3 O, h; j$ u. L! w    #print data
- ]/ _4 p- F) o* F, o    t=RBtree()


5 Z7 ~1 s9 {# p' }    for i in range(10):
        t.rb_insert(data[i])

0 [* i' b+ j! I7 z- }
! V) @$ P0 t0 ?/ U. f& v    t.rb_travelse(t.root)

    print "---------------------------------"
    t.rb_erase(data[7])
        
+ `0 c! T$ J2 T7 s7 v    t.rb_travelse(t.root)
. d6 H3 s( \$ {; T. ]

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6 C9 r7 P: v5 P5 e1 u% v3 p, Y; H