RBTree

news2024/11/25 19:46:05

目录

红黑树的概念

红黑树性质

红黑树节点设计

红黑树的插入

红黑树的验证

红黑树和AVL树的比较


红黑树的概念

红黑树,是一种二叉搜索树,但在每个结点上增加一个存储位表示结点的颜色,可以是Red或 Black。 通过对任何一条从根到叶子的路径上各个结点着色方式的限制,红黑树确保没有一条路径会比其他路径长出两倍,因而是接近平衡的。

红黑树性质

1. 每个结点不是红色就是黑色

2. 根节点是黑色的 

3. 如果一个节点是红色的,则它的两个孩子结点是黑色的  (也就是没有连续的红色节点

4. 对于每个结点,从该结点到其所有后代叶结点的简单路径上,均包含相同数目的黑色结点 

5. 每个叶子结点都是黑色的(此处的叶子结点指的是空结点)

红黑树节点设计

template<class K, class V>
struct RBTreeNode {
	RBTreeNode<K, V>* _left;
	RBTreeNode<K, V>* _right;
	RBTreeNode<K, V>* _parent;
	pair<K, V> _kv;
	Color _col;
	RBTreeNode(const pair<K, V>& kv) 
		:_left(nullptr)
		, _right(nullptr)
		, _parent(nullptr)
		, _kv(kv)
		, _col(RED) 
	{}
};

红黑树的插入

红黑树是在二叉搜索树的基础上加上其平衡限制条件,因此红黑树的插入可分为两步:

1. 按照二叉搜索的树规则插入新节点

2. 检测新节点插入后,红黑树的性质是否造到破坏

因为新节点的默认颜色是红色,因此:如果其双亲节点的颜色是黑色,没有违反红黑树任何 性质,则不需要调整;但当新插入节点的双亲节点颜色为红色时,就违反了性质三不能有连 在一起的红色节点,此时需要对红黑树分情况来讨论:

 完整插入代码如下

bool Insert(const pair<K,V>& kv) {
		if (_pHead == nullptr) {
			_pHead = new Node(kv);
			_pHead->col = BLACK;
			return true;
		}
		Node* parent = nullptr;
		Node* cur = _pHead;
		while (cur) {
			if (cur->_kv.first < kv.first) {
				parent = cur;
				cur = cur->_right;
			}
			else if (cur->_kv.first > kv.first) {
				parent = cur;
				cur = cur->_left;
			}
			else {
				return false;
			}
		}
		cur = new Node(kv);
		cur->_col = RED;
		if (parent->_kv.first < kv.first) {
			parent->_right = cur;
			cur->_parent = parent;
		}
		else {
			parent->_left = cur;
			cur->_parent parent;
		}

		//控制平衡
		while (parent && parent->_col == RED) {
			Node* grandFather = parent->_parent;
			if (parent == grandFather->_left) {
				Node* uncle = grandFather->_right;
				if (uncle && uncle->_col == RED) {//uncle存在且为红
					parent->_col = uncle->_col = BLACK;
					grandFather->_col = RED;
					cur = grandFather;
					parent = cur->_parent;
				}
				else {//uncle不存在或者存在且黑
					if (cur == parent->_left) {
						//右单旋
						RotateR(grandFather);
						parent->_col = BLACK;
						grandFather->_col = RED;
					}
					else {
						RotateL(parent);
						RotateR(grandFather);
						grandFather->_col = RED;
						cur->_col = BLACK;
					}
					break;
				}
			}
			else {//parent == grandFather->_right
				Node* uncle = grandFather->_left;
				if (uncle && uncle->_col == RED) {
					parent->_col = uncle->_col = BLACK;
					grandFather->_col = RED;
					cur = grandFather;
					parent = cur->_parent;
				}
				else {//uncle不存在或者存在且为黑
					if (cur == parent->_right ) {
						//左单旋
						RotateL(grandFather);
						parent->_col = BLACK;
						grandFather->_col = RED;
					}
					else {
						RotateR(parent);
						RotateL(grandFather);
						grandFather->_col = RED;
						cur->_col = BLACK;
					}
					break;
				}
			}
		}
		_pHead->_col = BLACK;
		return true;
	}

红黑树的验证

红黑树的检测分为两步:

1. 检测其是否满足二叉搜索树(中序遍历是否为有序序列)

2. 检测其是否满足红黑树的性质

    bool IsValidRBTree() {
		if (_pHead->_col == RED) {
			cout << "根节点不是黑色" << endl;
			return false;
		}
		int banchMark = 0;
		Node* left = _pHead;
		while (left) {
			if (left->_col == BLACK) {
				banchMark++;
			}
			left = left->_left;
		}
		int blackNum = 0;
		return _IsValidRBTree(_pHead, blackNum, banchMark);
	}
	void _InOrder(Node* root) {
		if (root == nullptr) {
			return;
		}
		_InOrder(root->_left);
		cout << root->_kv.first << ":" << root->_kv.second << endl;
		_InOrder(root->_right);
	}
	void InOrder() {
		_InOrder(_pHead);
	}
private:
	bool _IsValidRBTree(Node* root, size_t blackCount, size_t pathBlack) {
		if (root == nullptr) {
			if (blackCount != pathBlack) {
				cout << "存在路径黑色节点的数量不相等" << endl;
				return false;
			}
			return true;
		}
		if (root->_col == RED && root->_parent->_col == RED) {
			cout << "出现连续红色节点" << endl;
			return false;
		}
		if (root->_col == BLACK) {
			blackCount++;
		}
		return _IsValidRBTree(root->_left, blackCount, pathBlack)
			&& _IsValidRBTree(root->_right, blackCount, pathBlack);
	}

红黑树和AVL树的比较

红黑树和AVL树都是高效的平衡二叉树,增删改查的时间复杂度都是O($log_2 N$),红黑树不追求绝对平衡,其只需保证最长路径不超过最短路径的2倍,相对而言,降低了插入和旋转的次数, 所以在经常进行增删的结构中性能比AVL树更优,而且红黑树实现比较简单,所以实际运用中红 黑树更多。

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.coloradmin.cn/o/529738.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

相关文章

Point-SLAM: Dense Neural Point Cloud-based SLAM阅读记录

前言 只读了前半部分就感慨文章结构真的好清晰&#xff0c;从Introduction到related work完完全全都在体现它的motivation——他做了一件什么事情&#xff1f;以及为什么要这么做&#xff1f;解决了什么问题。 第一遍阅读 keywords: 以RGBD作为输入 使用点云表示场景的 dens…

【P21】JMeter XPath2 提取器(XPath2 Extractor)

文章目录 一、准备工作二、测试计划 一、准备工作 百度&#xff1a;https://www.w3school.com.cn/example/xmle/cd_catalog.xml 进入网页后&#xff0c;右键检查或按F12&#xff0c;打开调试工具 如图&#xff0c;使用XPath2 提取器&#xff08;XPath2 Extractor&#xff09;…

python 使用pandas或xlrd、xlwt实现对Excel的读取、添加、追加等一系列封装

不说了&#xff0c;又是造轮子的一天。在此我要严重批评CSDN或百度一堆浑水摸鱼的&#xff0c;某些人明明代码明显报错也来上传发博客&#xff0c;要么就是标题党&#xff0c;代码没报错但压根就不是实现那个功能的&#xff0c;简直是浪费时间。 废话不多说直接贴代码&#xff…

Linux—网络基础

目录 计算机网络背景 网络发展 认识 "协议" 网络协议初识 协议分层 OSI七层模型 TCP/IP五层(或四层)模型 网络传输基本流程 协议报头 局域网通信 网络传输流程图 局域网通信图 跨网络通信图 数据包封装和分用 网络中的地址管理 认识IP地址 认识MAC地址…

8款主流产品原型设计软件分享

在产品设计中&#xff0c;你知道如何选择合适的产品设计软件吗&#xff1f;每个产品设计软件的功能实际上是不同的&#xff0c;不同的产品设计软件应用领域是不同的。 只有深入了解每个产品设计软件的功能和主要适合该软件的行业&#xff0c;我们才能在设计相应的产品时找到合…

linux内核篇-进程及其调度

介绍一个程序从源文件到进程执行的过程 1、编译链接&#xff08;源文件到二进制文件&#xff09; Linux 下面二进制的程序也要有严格的格式&#xff0c;称为ELF&#xff08;Executeable and Linkable Format&#xff0c;可执行与可链接格式&#xff09; &#xff0c;这个格式可…

Simulink 和 Gazebo联合仿真控制机械臂【Matlab R2022a】

逛 B 站&#xff0c;偶然发现一个 up 主上传的视频&#xff0c;可以实现 Simulink 中搭建机器人的控制器设计&#xff0c;对运行在虚拟机中 Gazebo 中的机械臂进行控制&#xff0c;链接&#xff1a;三关节机械臂Gazebo-Simulink联合仿真&#xff0c;这让我很感兴趣&#xff0c;…

Web基础 ( 一 ) HTML

1.HTML <input /><input typebutton value按钮 />1.1.概念 1.1.1.HTML文件是什么 HTML表示超文本标记语言&#xff08;Hyper Text Markup Language&#xff09;, HTML文件是一个包含标记的文本文件, 必须有htm标记或者html扩展名。 可以通过浏览器(Browser)直接…

如何用自己公司的知识、流程等来训练Chat GPT?

在玩过 ChatGPT 并向它询问有关世界、金融和初创公司的一般问题后&#xff0c;我开始思考&#xff1a;“如果我可以用我自己的初创公司甚至大型公司的所有流程、知识和商业经验来训练 AI 模型会怎样&#xff1f;企业&#xff1f;” 使用您自己公司的知识、流程等培训 ChatGPT …

华为OD机试 - 计算网络信号、信号强度( Python)

题目描述 网络信号经过传递会逐层衰减,且遇到阻隔物无法直接穿透,在此情况下需要计算某个位置的网络信号值。 注意:网络信号可以绕过阻隔物。 array[m][n] 的二维数组代表网格地图, array[i][j] = 0代表i行j列是空旷位置; array[i][j] = x(x为正整数)代表i行j列是信号源,…

Python实现哈里斯鹰优化算法(HHO)优化XGBoost回归模型(XGBRegressor算法)项目实战

说明&#xff1a;这是一个机器学习实战项目&#xff08;附带数据代码文档视频讲解&#xff09;&#xff0c;如需数据代码文档视频讲解可以直接到文章最后获取。 1.项目背景 2019年Heidari等人提出哈里斯鹰优化算法(Harris Hawk Optimization, HHO)&#xff0c;该算法有较强的全…

【A*算法——清晰解析 算法逻辑——算法可以应用到哪些题目】例题1.第K短路

A*算法 A*算法是什么例题1. 第K短路题意解析 欢迎观看我的博客&#xff0c;如有问题交流&#xff0c;欢迎评论区留言&#xff0c;一定尽快回复&#xff01;&#xff08;大家可以去看我的专栏&#xff0c;是所有文章的目录&#xff09;   文章字体风格&#xff1a; 红色文字表示…

栈和队列的实现

栈 栈的概念 栈也是线性表的一种&#xff0c;但是栈只允许在固定的一端进行插入与删除数据&#xff0c;而进行插入与删除的一端同意称为栈顶&#xff0c;而另一端就称为栈底。简称&#xff1a;后进先出。 压栈&#xff08;push&#xff09;&#xff1a;将数据插入栈顶。 出…

C++进阶——AVL树的构建

C进阶——AVL树的构建 AVL树 概念 二叉搜索树虽可以缩短查找的效率&#xff0c;但如果数据有序或接近有序二叉搜索树将退化为单支树&#xff0c;查找元素相当 于在顺序表中搜索元素&#xff0c;效率低下。因此&#xff0c;两位俄罗斯的数学家G.M.Adelson-Velskii和E.M.Landi…

2023Python最火的第三方开源测试框架 ——pytest

一、介绍 本篇文章是介绍的是Python 世界中最火的第三方单元测试框架&#xff1a;pytest。 它有如下主要特性&#xff1a; assert 断言失败时输出详细信息&#xff08;再也不用去记忆 self.assert* 名称了&#xff09;自动发现测试模块和函数模块化夹具用以管理各类测试资源对…

顺序表,让数据有序飞舞:C语言实现全攻略

本篇博客会讲解顺序表这种数据结构的相关知识&#xff0c;并且使用C语言实现一个顺序表。 概述 什么是顺序表呢&#xff1f;顺序表是一种线性的数据结构&#xff0c;其特点是&#xff1a;数据是从第一个位置开始&#xff0c;连续存放的。其实&#xff0c;你完全可以把它等价于…

哈工大软件过程与工具作业3

哈尔滨工业大学 计算学部/软件学院 2022年秋季学期 2020级本科《软件过程与工具》课程&#xff08;3.0学分&#xff09; 作业报告 作业3&#xff1a;软件测试报告 姓名 学号 联系方式 石卓凡 120L021011 944613709qq.com/18974330318 目 录 1 作业目的与要求...........…

《计算机网络—自顶向下方法》 Wireshark实验(七):以太网与ARP协议分析

1 以太网 1.1 介绍 以太网是现实世界中最普遍的一种计算机网络。以太网有两类&#xff1a;第一类是经典以太网&#xff0c;第二类是交换式以太网&#xff0c;使用了一种称为交换机的设备连接不同的计算机。 经典以太网&#xff1a;是以太网的原始形式&#xff0c;运行速度从 …

股价与期待值“背道而驰”,友车科技能否站稳科创板?

上周&#xff0c;共计7只新股登陆A股&#xff0c;其中&#xff0c;用友汽车信息科技&#xff08;上海&#xff09;股份有限公司&#xff08;以下简称友车科技&#xff09;于5月11日在科创板上市。发行价为33.99元&#xff0c;发行3607.94万股&#xff0c;募资总额为12.24亿元。…

jmeter接口测试项目实战详解,零基础也能学,源码框架都给你

目录 1.什么是jmeter&#xff1f; 2.jmeter能做什么&#xff1f; 3.jmeter环境搭建 3.1前提&#xff1a; 3.2jmeter下载&#xff1a; 3.3jmeter环境搭建&#xff1a; 3.3.1mac当中jmeter环境搭建&#xff1a; 3.4jmeter基本配置 3.4.1.切换语言 3.4.2.安装插件 4.jmet…