Java 数据结构与算法系列精讲之红黑树

Java 数据结构与算法系列精讲之红黑树

目录概述红黑树红黑树的实现Node类添加元素左旋右旋完整代码

概述

从今天开始, 小白我将带大家开启 java 数据结构 & 算法的新篇章.

红黑树

红黑树 (Red Black Tree) 是一种自平衡二叉查找树. 如图:

红黑树的特征:

研究红黑树的每个节点都是由颜色的, 非黑即红

根节点为黑色

每个叶子节点都是黑色的

如果一个子节点是红色的, 那么它的孩子节点都是黑色的

从任何一个节点到叶子节点, 经过的黑色节点是一样的

红黑树的实现

Node 类

// Node类

private class Node {

public E e;

public Node left;

public Node right;

public boolean color;

// Node构造

public Node(E e) {

thXbSTUHiis.e = e;

this.left = null;

this.right = null;

color = RED;

}

@Override

public String toString() {

return "It is node value is: " + e;

}

}

添加元素

// 添加元素

public Node addElement(Node node, E e) {

if(node == null) {

size++;

return new Node(e);

}

// 判断元素大小

if(e.compareTo(node.e) < 0) {

// 左添加

node.left = addElement(node.left, e);

} else {

// 右添加

node.right = addElement(node.right, e);

}

// 左旋

if(isRed(node.right) && !isRed(node.left)) {

node = leftRotate(node);

}

// 右旋

if(isRed(node.left) && !isRed(node.left.left)) {

node = rightRotate(node);

}

// 颜色反转

if(isRed(node.right) && !isRed(node.left)) {

flipColors(node);

}

return node;

}

左旋

左旋指的是, 以某个节点作为支撑点, 其右子节点变为旋转节点的父节点, 右子节点的左子节点的左字节点变为旋转节点的右子节点, 旋转节点的左子节点保持不变. 如图:

// node x

// / \ 左旋转 / \

// T1 x ==> node T3

// / \ / \

// T2 T3 T1 T2

private Node leftRotate(Node node) {

Node x = node.right;

// 左旋转

node.right = x.left;

x.left = node;

x.color = node.color;

node.color = RED;

return x;

}

右旋

右旋与左旋相反.

代码实现:

// node x

// / \ 右旋转 / \

// x T2 ==> y node

// / \ / \

// y T1 T1 T2

private Node rightRotate(Node node) {

Node x = node.left;

// 右旋转

node.left = x.right;

x.right = node;

x.color = node.color;

node.color = RED;

return x;

}

完整代码

public class RBT> {

private static final boolean RED = true;

private static final boolean BLACK = true;

// Node类

private class Node {

public E e;

public Node left;

public Node right;

public boolean color;

// Node构造

public Node(E e) {

this.e = e;

this.left = null;

this.right = null;

color = RED;

}

@Override

public String toString() {

return "It is node value is: " + e;

}

}

public Node root;

private int size;

public int size() {

return size;

}

// 添加元素

public Node addElement(Node node, E e) {

if(node == null) {

size++;

return new Node(e);

}

// 判断元素大小

if(e.compareTo(node.e) < 0) {

// 左添加

node.left = addElement(node.left, e);

} else {

// 右添加

node.right = addElement(node.right, e);

}

// 左旋

if(isRed(node.right) && !isRed(node.left)) {

node = leftRotate(node);

}

// 右旋

if(isRed(node.left) && !isRed(node.left.left)) {

node = rightRotate(node);

}

// 颜色反转

if(isRed(node.right) && !isRed(node.left)) {

flipColors(node);

}

return node;

XbSTUHi}

// node x

// / \ 左旋转 / \

// T1 x ==> node T3

// / \ / \

// T2 T3 T1 T2

private Node leftRotate(Node node) {

Node x = node.right;

// 左旋转

node.right = x.left;

x.left = node;

x.color = node.color;

node.color = RED;

return x;

}

// node x

// / \ 右旋转 / \

// x T2 ==> y node

// / \ / \

// y T1 T1 T2

private Node rightRotate(Node node) {

Node x = node.left;

// 右旋转

node.left = x.right;

x.right = node;

x.color = node.color;

node.color = RED;

return x;

}

// 颜色反转

private void flipColors(Node node) {

node.colorXbSTUHi = RED;

node.left.color = BLACK;

node.right.color = BLACK;

}

// 判断是否为红色

private boolean isRed(Node node) {

if(node==null) return BLACK;

return node.color;

}

}

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