红黑树python实现~

表咯痴

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

import os
import random

RED = 0
1 E1 e( l( ?; q& a6 ^* t) CBLACK = 1
2 r0 a/ X' `+ S
class Vector(object):
4 ~& }& S) n, D+ y9 L0 n9 U$ C    def __init__(self,x=None,y=None):
( W: g$ F9 q) ^        self.x=x
: N% N3 |3 y& q6 J5 }/ s        self.y=y
$ m% L6 h% t7 ^  r# B  a3 o
class Node(object):
        """docstring for Node"""
# p$ W  t5 n( X# T$ K        def __init__(self,data=None,color=RED,left=None,right=None,parent=None):
1 K5 k8 J2 f. W            self.data = data
3 q& d& ?( r0 x8 }- I, S            self.color = color
            self.left = left
            self.right = right
            self.parent = parent
3 M* B  |3 x& P7 o% A, z
8 U5 h' d! [/ ?6 hclass RBtree(object):
    def __init__(self):
# w. x4 m6 `- a* t        self.root=None
        self.size=0

. I' H3 C, b+ T1 N! n$ N    def rb_rotate_left(self,node):
        right=node.right

  X% q% T3 \9 P# g! R  T, i        node.right=right.left
        if node.right is not None:
8 p" M9 Z9 j7 i5 ]7 {6 O            right.left.parent=node
, V* p2 g2 F! u4 Q1 }9 B4 R# {
        right.left=node
4 M9 Y6 A1 ]3 F' z        right.parent=node.parent
6 X2 Q& D8 r- o$ _. B# g
" u. R% z/ e6 o        if right.parent is None:
               
& m9 E  O2 d0 F% V            self.root=right
9 ?: R2 f  E5 d8 h4 K        else:
; y. P5 q. Y4 F+ n" j            if node==node.parent.right:
                   node.parent.right=right
            else:
9 @( _4 W7 _" m# t* h: E9 K                   node.parent.left=right
& D4 B' l* r- D6 H$ n! a  t        node.parent =right
3 F- X. }! g# |) u: ~0 w5 v. k: ]

    def rb_rotate_right(self,node):
        left=node.left
        node.left=left.right
2 g' _  I1 b9 T
        if node.left is not None:
            left.right.parent=node

        left.right=node
        left.parent=node.parent
6 I0 j% `$ ~" Z
* ?$ Y2 `: j: `. D$ v6 G        if left.parent is None:
            self.root=left
! Q  o; ]8 d0 j# }/ U, m" E        else:
5 b% Y+ a0 q! B( U6 h. w            if node==node.parent.right:
/ Y* Q4 q. I; _  _% ]! U                node.parent.right=left
            else:
                node.parent.left=left
        node.parent=left

; M) d0 s$ M& n# a    def rb_insert_rebalance(self,node):
* M& f* _; b8 B7 H8 Z6 d        parent=node.parent
, C" I, _1 d' y% |7 i        while parent and parent.color==RED:
            gparent = parent.parent
! |. f$ z5 o3 U3 g4 u) m            if parent==gparent.left:
( N; Y; i4 |; k/ y) _                uncle=gparent.right
  l$ @6 F. l7 y. f& T                if uncle and uncle.color==RED:
                    uncle.color=BLACK
& j/ s6 e0 A! \& E0 V  E                    parent.color=BLACK
. C6 \/ G, Z( Z9 V# Y/ K                    gparent.color=RED
                    node=gparent
                else:
7 s- z0 o/ l2 x' j                    if parent.right==node:
& x( Q* }! o" Z" V, V1 {4 V                        self.rb_rotate_left(parent)
4 e5 q8 r4 h! @* \# r                        tmp=parent
                        parent=node
3 ^1 G1 @/ Z$ S  c: B                        node=tmp
/ ~( p2 R7 z3 e+ K6 Y                    parent.color=BLACK
- {9 e* F5 g8 R0 v! W0 h8 r9 {                    gparent.color=RED

* |' Q4 g6 T) W9 X  P( X& ]* L% d                    self.rb_rotate_right(gparent)
. l$ B8 G; m; f
                    if uncle:
                        if uncle.right:
                            node=uncle.right
+ v0 s$ A, ]% |9 O& a: [% d            else:
: \) }) ]) X+ X' }. T% R                uncle=gparent.left
                if uncle and uncle.color==RED:
: x; @5 n2 O$ C) R" N  ]                    uncle.color=BLACK
                    parent.color=BLACK
! c2 h; V2 Z5 Q' |6 {/ v2 {0 v                    gparent.color=RED
                    node=gparent
                else:
                    if parent.left==node:
/ k9 e; j' x; m5 L                        self.rb_rotate_right(parent)
                        tmp=parent
                        parent=node
( K; F+ c) N2 j+ ?0 N# M                        node=tmp
5 H7 i6 e9 z- f                    parent.color=BLACK
                    gparent.color=RED
& P5 z3 t6 p/ B7 m                    self.rb_rotate_left(gparent)

                    if uncle:
- t+ v* e; ~* H/ j7 G                        if uncle.left:
                            node=uncle.left
  S: Q( |& o  i" u% W            parent=node.parent
9 a+ o: z4 y7 a- G! q) z* y4 Z
1 j& R/ F5 H5 J& N$ y
! p# ?1 }2 D- {        self.root.color=BLACK
        
5 N1 D$ n4 J) a   
9 D2 T0 p* J: a( s9 }( c    def rb_search_auxiliary(self,node):
        tmp=self.root
6 V2 q0 |0 E3 s6 i9 I        parent=None
& u. C3 A6 V% P/ M7 z$ J8 Z; m- \        while tmp is not None:
            parent=tmp
% W# @. U4 j& B/ ^9 C            cmp=self.cmp(node,tmp)
            if cmp<0:
                tmp=tmp.left
            else:
                if cmp>0:
- F# @, N" H. w- j                    tmp=tmp.right
                else:
                    return tmp,parent

        return None,parent
$ S# g. E. V" P3 t4 {* V% L
    def rb_insert(self,data):
9 R9 a* S* `7 v0 c; @6 X. g2 A        tmp=None
        node=Node(data)
* G( V; s0 o: z" m* c0 e        tmp,parent=self.rb_search_auxiliary(node)
  M1 P9 o2 h# Z0 R$ t
        if tmp is not None:
# L8 b( ^  e) z' g) n$ _            return
% k, k; j+ G$ }, a) D, ^  z7 j
        node.parent =parent
        node.left=node.right=None
        node.color=RED
8 B0 P) {+ F1 y/ C* I/ [* U' l
        if parent is not None:
  F" ?, v# Y; Z$ m* s6 Y3 j
! X, c) Y9 `- S$ N1 _- Q0 `            if self.cmp(parent,node)>0:
                parent.left=node
            else:
1 E3 w' T; t3 X8 C7 f                parent.right=node
6 t! A7 t$ G& |5 j' A& [        else:
  Y; `- x* _8 q' R" ~            self.root=node
* k- v" P4 G/ C        return self.rb_insert_rebalance(node)
4 t/ D0 B: y5 @/ x  R
- w% l, Z* c' u% E$ `) |7 }6 u; ?    def rb_erase_rebalance(self,node,parent):
        while((node is None or node.color==BLACK)and node !=self.root):
' y! {, S+ {' k6 A$ [# C- X            if parent.left==node:
                other=parent.right
* ?6 Y- k7 A* c& d+ ]( r! X+ z                if other.color==RED:
  ]# I' {7 V' _# U5 l5 ~' b! J                    other.color=BALCK
9 u" R  v$ {& s( x$ G7 s+ K" p4 L                    parent.color=RED
, |# J" L% l! u- }" F7 ]                    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):
                    other.color=RED
; V4 g# r7 e5 n( i3 a4 y                    node=parent
                    parent=node.parent
/ R8 J: k. W# J* |" A5 [( ~" S, c                else:
                    if other.right is None or other.right.color==BLACK:

$ e0 l$ t1 z9 N- O0 \# l* |                        if other.left is not None:
                            other.left.color=BLACK
                        other.color=RED
                        self.rb_rotate_right(other)
                        other=parent.right
0 j% U7 ~# k% h7 \$ h# m! |
# T% ~/ ~8 F/ I+ L# K8 `                    other.color=parent.color
$ ^$ g6 T; A8 T; V9 {; i! N" X7 F                    parent.color=BLACK
. W  ?( B. F' u( V# d5 m$ G                    if other.right is not None:
                        other.right.color=BLACK
                    self.rb_rotate_left(parent)
                    node=self.root
- C' O3 M5 i: w0 [( o3 k+ l                    break
% d; F* i! m# Z$ r) ~! h            else:
+ y6 u3 ~. e' h* t  ^6 M0 L                other=parent.left
                if other.color==RED:
( H& n* c- h* \( L& q- d                    other.color=BLACK
                    parent.color=RED
                    self.rb_rotate_right(parent)
/ H4 _- S; y# y! \2 P7 P" v6 M                    other=parent.left
: ^# n* x' M- C: g                if (other.left is None or other.left.color==BLACK) and (other.right is None or other.right.color==BLACK):
% J$ Z; Z2 m2 O+ I6 L" K                    other.color=RED
; |& I; b) a; z) O1 j* `                    node=parent
                    parent=node.parent
$ x+ e0 J- m: R, k3 i- K' M2 o! D2 x                else:
) R" w  T/ X6 S. P* x. g                    if other.left is None or other.left.color==BLACK:
                        if other.right is not None:
% n. u/ H8 v' a3 g" @  F                            other.right.color=BLACK

1 n0 W$ m8 U3 }1 O) k                        other.color=RED
) q+ d2 F+ x2 H+ k                        self.rb_rotate_left(other)
; h) W/ b# @1 x0 W  a! N                        other=parent.left
" O* i2 c* v% q. ^7 V8 k, b. T
                    other.color=parent.color
                    parent.color=BLACK
' }+ Q$ ?3 Q! m/ N/ d: D9 C3 |6 w/ }
                    if other.left is not None:
! O) ^# V8 `3 }4 P                        other.left.color=BLACK

1 t; ~! x, p" ~- [8 ?9 _5 ~                    self.rb_rotate_right(parent)
: i1 v$ L( O+ T" A& z% G                    node=self.root
) d1 |8 F5 s8 h+ Z$ U$ `( f5 Y                    break


- d; k+ f4 M5 O( Z4 Z9 A: E0 }
        if node is not None:
5 K6 h! p& g* F( W$ z" D& R            node.color=BLACK   

    def rb_erase(self,data):
        tmp_node=Node(data)
        node,parent = self.rb_search_auxiliary(tmp_node)
, @: d* f2 b$ N) F- |        if node is None:
7 ^# ]: S3 K! W* G& R. b( l            print "data is not exist."
            return
        
  Y( Z# ?1 F# Z5 `0 A        old =node
4 a5 j  {2 Z# p        if node.left and node.right:
. V$ K* d) w& G# _* M6 x            node=node.right
& b8 U4 K$ }$ o# e( J2 g+ Y/ a
            left=node.left
            while left is not None:
9 Q* d8 S  m% U, L. b                node =left
! U) M9 f5 _! g6 O7 f0 i7 ?                left=node.left
& h. [$ t- U, {* ]
, T/ {0 I1 \( T# G' z6 ?5 ?            child=node.right
' o7 b; f# _2 @  `            parent=node.parent
& r, h5 Q6 t( R, a0 @1 y            color=node.color

            if child:
/ ~5 b% i5 h% ~. o                child.parent=parent
            if parent:
                if parent.left==node:
5 D7 ?# B, ?* M# W% G                    parent.left=child
) j/ E4 c& d* H# H: P                else:
                    parent.right=child
8 Q7 w& t+ q( G5 V% n! v
. y$ i1 l" V; o& K            else:
                self.root=child

$ I  C  u2 A; z& Q" z! }% l            if node.parent==old:
! K& Y8 l4 \% h5 W6 w7 T' f- ^                parent=node
5 g. H; n9 i5 u            node.parent=old.parent
            node.color=old.color
            node.right=old.right
& l1 X8 P9 t! i/ I2 Z; O" l% I            node.left=old.left
2 A5 }6 l) N8 h. w: ~8 D
' S. V: _1 h6 I7 f  d: R2 Z0 }  N            if old.parent:
                if old.parent.left==old:
                     old.parent.left=node
                else:
                     old.parent.right=node
3 c; [1 M' u% [. `1 e( x            else:
) k" D5 ~2 N; x6 u1 X                self.root=node

            old.left.parent=node
+ M0 e  c, J3 \$ U            if old.right:
( Y# ]% D( w- N4 e9 t8 d8 a' y                old.right.parent=node
3 C) L, l/ N' U' \+ {2 d3 N
        else:
            if node.left is None:
( l5 L: M2 T6 f1 B% Y7 l5 ?                child =node.right
            else:
                if node.left is not None:
                    child=node.left
                else:
# i* A: o, }" t' M, W% j                    child=None
+ C% i, r1 a: Z" d2 k9 ?$ u            parent=node.parent
            color=node.color
6 W- y( W/ P4 m+ v* Q            if child:
                child.parent=parent
            if parent:
2 Q2 ?) J" l1 c: `& M% b+ K                if parent.left==node:
. i: v8 f* G" }3 X0 B5 s9 J                    parent.left=child
                else:
                    parent.right=child
            else:
                self.root=child

8 p6 w5 x6 u3 V9 j  `        if color==BLACK:

            self.rb_erase_rebalance(child,parent)
1 E2 B$ r% h* j; {+ C1 Y( Z

- v4 n( s- t; e+ J1 O5 ^5 e! S    def rb_travelse(self,node):
         if node is not None:
, z+ f& t, `2 i6 r9 i             print str(node.data)+'\t'+str(node.color)
/ Y6 q! P+ n$ `             self.rb_travelse(node.left)
9 |" x9 w% F1 q1 ]             if node.parent:
                 if node.parent.color==0 and node.color==0:
9 Y2 B$ i6 K" ?& s                     print "error"
2 \0 K) O/ x7 U  `7 {- x: S, P+ [, J                     return
- |, @. z$ D7 ]7 _: F             self.rb_travelse(node.right)
             if node.parent:
                 if node.parent.color==0 and node.color==0:
                     print "error"
                     return

2 h' I3 m7 w2 B7 b4 T/ y8 K         return
2 S, @7 `; Y' P6 n" @4 c               
     
    def cmp(self,node1,node2):
        if node1.data>node2.data :
            return 1
+ y" g: D2 k/ N        if node1.data==node2.data :
            return 0
        if node1.data<node2.data:
) w6 @& V' A9 a  S% U; M+ V4 T            return -1
$ O! ]$ f4 @0 W* `; l8 u
- T  g8 Q$ [  Q& T" ^+ lif __name__=="__main__":
    print "main"
0 e3 q1 a7 M  c    data=[28,6,39,78,6,43,61,56,71,38]
! [  N. F9 \5 b7 S5 k    #for i in range(10):
    #    rand_num = random.randint(0, 100)
    #    data.append(rand_num)
    #print data
4 M" ~$ U# d0 F) q6 k" `1 r    t=RBtree()


    for i in range(10):
5 k1 ~2 K; O; P% c, p$ A  q        t.rb_insert(data[i])


$ F6 ^1 ~  Y9 b" `1 L! G    t.rb_travelse(t.root)

0 j. ?& d0 C$ n4 e- Z    print "---------------------------------"
- R! I) W' @' i    t.rb_erase(data[7])
        
! |! j, \. h8 c! r& s4 D, \9 x$ x$ V    t.rb_travelse(t.root)
8 j8 G8 G- ^# `, H

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