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講解:還沒吃透面試必問的紅黑樹?圖文并茂的讓你徹底理解紅黑樹

2022-09-07
來源:電子技術(shù)應(yīng)用專欄作家 一口Linux
關(guān)鍵詞: 紅黑樹

  什么是紅黑樹?本篇文章讓你徹底理解!

  1. 紅黑樹的概念

  紅黑樹,是一種二叉搜索樹,但在每個結(jié)點上增加一個存儲位表示結(jié)點的顏色,可以是Red或Black。 通過對任何一條從根到葉子的路徑上各個結(jié)點著色方式的限制,紅黑樹確保沒有一條路徑會比其他路徑長出倆倍,因而是接近平衡的。

  640 (22).png

  2. 紅黑樹的性質(zhì)

  2.1. 每個結(jié)點不是紅色就是黑色

  2.2. 根節(jié)點是黑色的

  2.3. 如果一個節(jié)點是紅色的,則它的兩個孩子結(jié)點是黑色的(不會出現(xiàn)連在一起的紅色節(jié)點)

  2.4. 對于每個結(jié)點,從該結(jié)點到其所有后代葉結(jié)點的簡單路徑上,均包含相同數(shù)目的黑色結(jié)點(在計算一條路徑中黑色節(jié)點個數(shù)的時候要帶上葉子節(jié)點,因為葉子節(jié)點也是黑色的,也就是空節(jié)點)。

  2.5. 每個葉子結(jié)點都是黑色的(此處的葉子結(jié)點指的是空結(jié)點)(為了保證空樹也是紅黑樹)

  2.6.紅黑樹確保沒有一條路徑會比其他路徑長出倆倍(紅黑樹前面的性質(zhì)保證了當(dāng)前的性質(zhì))

  640 (14).png

  3. 紅黑樹的實現(xiàn)

  3.1. 帶頭節(jié)點的紅黑樹

  這里我們將紅黑樹的實現(xiàn)給為帶頭的紅黑樹,因為紅黑樹是map和set的底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這里我們實現(xiàn)出來紅黑樹就可以直接用當(dāng)前我們實現(xiàn)的帶頭紅黑樹來實現(xiàn)map和set至于頭節(jié)點的給出是為了方便于map和set的遍歷,在STL中我們區(qū)間給出都是左閉右開區(qū)間的,既然紅黑樹作為map和set的底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)那么我們就一定有位置要來放map和set的迭代器,那么就可以將begin位置的迭代器放在head的左,end位置的迭代器可以放在head位置。這里我們將紅黑樹頭節(jié)點的顏色給為紅色。

  640 (12).png

  3.2. 紅黑樹的節(jié)點

  640 (21).png

  3.3. 紅黑樹插入節(jié)點的分析(實現(xiàn)紅黑樹最最最關(guān)鍵的一步)

  可以看到我們上面在紅黑樹節(jié)點的構(gòu)造的時候?qū)⒐?jié)點的默認顏色給為紅色,那么我們在插入節(jié)點的時候就要特別考慮性質(zhì)3:不可以有兩個紅色節(jié)點連在一起。這里我們可以一共可以分為兩大類,一類將節(jié)點插入當(dāng)前紅黑樹的左子樹中,另一類就是將節(jié)點插入紅黑樹的右子樹當(dāng)中。

  第一大類(將節(jié)點插入紅黑樹的左子樹中)

  第一種情況(叔叔節(jié)點存在而且為紅色,這里將節(jié)點插入紅黑樹的內(nèi)測還是內(nèi)測處理方式是一樣的)

  1.我們插入節(jié)點的parent節(jié)點為黑色:那么這種情況是不需要調(diào)整的。

  640 (16).png

  2.我們插入節(jié)點的parent節(jié)點為紅色,而且插入節(jié)點的叔叔節(jié)點也存在而且為紅色的,那么當(dāng)前節(jié)點插入之后就違反了紅黑樹的性質(zhì)3,就需要對當(dāng)前樹進行調(diào)整。這里解決的時候我們就將當(dāng)前parent節(jié)點和叔叔節(jié)點u的顏色變?yōu)楹谏?/p>

  640 (11).png

  為什么要這樣做呢?

  答案:這里我們將cur節(jié)點插入之后要解決當(dāng)前parent和cur顏色都為紅色的問題,那么只能將cur和parnet其中一個節(jié)點的顏色變?yōu)楹谏?,但是肯定不能將cur節(jié)點變?yōu)楹谏?,因為這樣在包含cur的路徑中就多一個黑色節(jié)點,那么我們就要將除包含cur之外的路徑中的黑色節(jié)點全部都減少一個,又因為此時cur是新插入的節(jié)點如果將cur顏色變?yōu)楹谏敲创藭r就只有一條路徑黑色節(jié)點個數(shù)+1,如果要調(diào)整的話,其他所有節(jié)點中黑色節(jié)點個數(shù)都要減少一個這樣肯定是不行的,那么我們只能將parent節(jié)點的顏色變?yōu)楹谏敲串?dāng)parent節(jié)點變?yōu)楹谏笪覀兛梢钥吹皆诎琾arent的路徑中黑色節(jié)點增加,但是包含parent節(jié)點的路徑一定包含parent的雙親節(jié)點也就是g節(jié)點那么我們將雙親節(jié)點g顏色改為紅色,那么不就將包含parent路徑的黑色節(jié)點個數(shù)減少一個了嗎。然后我們發(fā)現(xiàn)又出現(xiàn)新的問題了,就是原本包含u節(jié)點的路徑因為g節(jié)點變?yōu)榱思t色那么包含u節(jié)點的路徑中少了一個黑色節(jié)點(因為包含u節(jié)點的路徑一定包含g節(jié)點)那么我們此時只要將u節(jié)點的顏色變?yōu)楹谏纯伞?/p>

  上面將parent和u的節(jié)點更新為紅色之后,我們還要考慮g節(jié)點讓我們更新為紅色之后那它的雙親節(jié)點是否存在,是否是紅色節(jié)點:

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  5種紅黑樹的場景,從Linux內(nèi)核談到Nginx源碼,聽完醍醐灌頂

  5種紅黑樹的用途,從應(yīng)用到內(nèi)核場景的優(yōu)缺點

 

  如果g的雙親不存在:

  那么此時g就是根節(jié)點那么我們此時需要將g顏色更新為黑色,因為紅黑樹的根節(jié)點必須是黑色的。

  640 (7).png

  如果g的雙親存在:

  分為兩種情況:1、g的雙親為黑色那么調(diào)整結(jié)束直接退出。2、如果g的雙親為紅色(而且g的叔叔為紅色,這里如果g的叔叔為黑色我們下面會討論)那么我們更新cur和parent繼續(xù)當(dāng)前的調(diào)整過程。

  640 (9).png

  我們可以總結(jié)一下我們的第一種情況:

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  第二種情況(叔叔節(jié)點存在而且一定為黑色或者叔叔節(jié)點不存在)

  640 (5).png

  當(dāng)前cur節(jié)點是新插入節(jié)點,那么叔叔節(jié)點一定是不存在的

  640 (4).png

  當(dāng)前cur不是新插入節(jié)點,那么就和我們第一種情況,我們更新完祖父節(jié)點后祖父節(jié)點還有叔叔節(jié)點的情況這時叔叔節(jié)點一定是黑色的,其實下面這種情況的出現(xiàn)就是為了解決上面第一種情況:更新完祖父節(jié)點之后祖父節(jié)點還有叔叔節(jié)點且叔叔節(jié)點為黑色。

  640 (19).png

  那么我們?nèi)绾谓鉀Q當(dāng)前場景呢?

  我們這里一共給出三步:

  1.將parent節(jié)點改為黑色

  2.將g節(jié)點改為紅色

  3.將g節(jié)點右單旋

  640.png

  當(dāng)叔叔節(jié)點不存在也是一樣的做法

  640 (8).png

  我們總結(jié)一下第二種情況:第二種情況其實就是對第一種情況其中的一種情況的分析解決。

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  第三種情況:第三種情況其實就是對第二種情況的變種,cur在parent的右側(cè)。

  640.jpg

  如果你可以堅持看到這里,恭喜你你已經(jīng)理解了手撕紅黑樹中基本最難的地方了,馬上就能撕碎紅黑樹!??!

  640 (9).png

  情況三的解決方案:(其實情況三就是轉(zhuǎn)化為情況二來解決的)

  

  至此我們就將紅黑樹插入的第一大類看完了,接下來就是第二大類基本就和我們的第一大類一樣,不同的地方就是第二大類將節(jié)點插入到紅黑樹的右子樹。

  第二大類(將節(jié)點插入紅黑樹的右子樹中)

  第一種情況:插入節(jié)點的parent節(jié)點為紅色而且叔叔節(jié)點存在為紅色(這里將節(jié)點插入紅黑樹的內(nèi)測還是內(nèi)測處理方式是一樣的)

  640 (15).png

  那么我們和第一類中一樣也分為g有雙親節(jié)點(g的叔叔為紅色,g的叔叔為黑色兩種情況)和沒有雙親節(jié)點。

  g沒有雙親節(jié)點:沒有雙親節(jié)點我們將g顏色更新為紅色直接返回即可。

  640 (23).png

  g的雙親節(jié)點如果存在:那么我們就又分為兩種情況一種是雙親節(jié)點為黑色節(jié)點那么調(diào)整結(jié)束滿足紅黑樹性質(zhì),另一種雙親節(jié)點為紅色那么,就又分為兩種情況:一種是當(dāng)前叔叔節(jié)點為紅色那么我們重復(fù)當(dāng)前的調(diào)整步驟,另一種就是我們下面情況二要討論的叔叔節(jié)點為黑色。

  640 (10).png

  第二情況:叔叔節(jié)點存在但顏色一定是黑色||叔叔節(jié)點不存在

  640 (3).png

  如果叔叔節(jié)點u為黑色節(jié)點當(dāng)前節(jié)點一定不是新插入節(jié)點。

  640 (20).png

  那么就是我們遺留的第一種情況中未處理的情況就是下面這種情況:

  640 (1).png

  由于與第一大類中第二種情況類似我們這里直接將解決方式給出,這里的叔叔節(jié)點不存在也是同樣的做法

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  第三種情況:叔叔節(jié)點存在但顏色一定是黑色||將節(jié)點插入內(nèi)側(cè)

  640 (18).png

  4. 紅黑樹模擬實現(xiàn)

  看到這里恭喜你,你已經(jīng)徹底掌握了紅黑樹的插入,接下來你可以動手試一下紅黑樹的模擬實現(xiàn),這里我也給出紅黑樹的模擬實現(xiàn)代碼可以作為參考。

  #pragma once

  #include<iostream>

  #include<vector>

  #include<string>

  using namespace std;

  // 節(jié)點的顏色

  //我們可以使用 #define 定義常量,為什么非要使用枚舉? 枚舉的優(yōu)點:

  //1. 增加代碼的可讀性和可維護性

  //2. 和#define定義的標識符比較枚舉有類型檢查,更加嚴謹。

  //3. 防止了命名污染(封裝)

  //4. 便于調(diào)試

  //5. 使用方便,一次可以定義多個常量

  //6. 這些可能取值都是有值的,默認從0開始,一次遞增1,當(dāng)然在定義的時候也可以賦初值。

  enum Color{ RED, BLACK };

  // 紅黑樹節(jié)點的定義

  template<class ValueType>

  struct RBTreeNode

  {

  RBTreeNode(const ValueType& data = ValueType(), Color color = RED)

  //這里構(gòu)造節(jié)點的時候顏色默認給為紅色因為如果給為黑色就有可能會破壞當(dāng)前紅黑樹的性質(zhì),導(dǎo)致每條路徑的黑色節(jié)點個數(shù)不同

  : _Left(nullptr), _Right(nullptr), _Parent(nullptr)

  , _data(data), _color(color)

  {}

  RBTreeNode<ValueType>* _Left; // 節(jié)點的左孩子

  RBTreeNode<ValueType>* _Right; // 節(jié)點的右孩子

  RBTreeNode<ValueType>* _Parent; // 節(jié)點的雙親(紅黑樹需要旋轉(zhuǎn),為了實現(xiàn)簡單給出該字段)

  ValueType _data; // 節(jié)點的值域

  Color _color; // 節(jié)點的顏色

  };

  //紅黑樹迭代器:

  template<class T, class Ref, class Ptr>

  struct RBTree_iterator

  {

  typedef RBTreeNode<T> Node;

  typedef RBTree_iterator<T, Ref, Ptr> self;

  //構(gòu)造函數(shù)就將紅黑樹的節(jié)點指針傳入進來:

  RBTree_iterator(Node* node = nullptr)

  :_pnode(node)

  {}

  //迭代器解引用:

  Ref operator*()

  {

  return _pnode->_data;

  }

  Ptr operator->()

  {

  return (&operator*());

  }

  //迭代器加加:前置加加

  self operator++()

  {

  Increament();

  return *this;

  }

  self operator++(int)

  {

  self temp = *this;

  Increament();

  return temp;

  }

  self operator--()

  {

  Decreament();

  return *this;

  }

  self operator--(int)

  {

  self temp = *this;

  Decreament();

  return temp;

  }

  //將當(dāng)前迭代器指針的值放到后面大的值上

  void Increament()

  {

  //如果當(dāng)前迭代器存在右子樹的時候我們將_pnode更新到右子樹

  if (_pnode->_Right)

  {

  _pnode = _pnode->_Right;

  //去右子樹中找最小的節(jié)點:

  while (_pnode->_Left)

  {

  _pnode = _pnode->_Left;

  }

  }

  else

  {

  Node* parent = _pnode->_Parent;

  while (parent->_Right == _pnode)

  {

  _pnode = parent;

  parent = _pnode->_Parent;

  }

  ///----------------------------->>>>>>>>>>>一定要注意下面的情況當(dāng)紅黑樹沒有右子樹,那么當(dāng)前的head節(jié)點的右就指向

  //紅黑樹的根那么此時如果將_pnode放在parent處那么就相當(dāng)于將while循環(huán)中的做了無用功。

  if (_pnode->_Right != parent)

  {

  _pnode = parent;

  }

  }

  }

  void Decreament()

  {

  if (_pnode->_Parent->_Parent == _pnode&&_pnode->_color == RED)

  {//當(dāng)前節(jié)點是head節(jié)點的時候那么我們就要找到當(dāng)最右邊節(jié)點也就是最大節(jié)點,而判斷當(dāng)前節(jié)點是否是最大的節(jié)點的時候

  //不可只有一個_pnode->_Parent->_Parent因為根節(jié)點也滿足這個條件,因為我們將紅黑樹的head節(jié)點設(shè)為紅色所以我們加上_color==RED

  _pnode = _pnode->_Right;

  }

  //如果當(dāng)前的pnode的左子樹存在那么我們就將節(jié)點放在左子樹

  else if (_pnode->_Left)

  {

  _pnode = _pnode->_Left;

  while (_pnode->_Right)

  {

  _pnode = _pnode->_Right;

  }

  }

  else

  {

  Node* parent = _pnode->_Parent;

  //這里如果_pnode到了begin的位置就不可以再減了

  while (_pnode == parent->_Left)

  {

  _pnode = parent;

  parent = _pnode->_Parent;

  }

  _pnode = parent;

  }

  }

  bool operator==(const self &s)const

  {

  return _pnode == s._pnode;

  }

  bool operator!=(const self &s)const

  {

  return _pnode != s._pnode;

  }

  Node* _pnode;

  };

  template<class T,class Keyofvalue>

  class RBtree{

  typedef RBTreeNode<T> Node;

  public:

  typedef RBTree_iterator<T, T&, T*> RBiterator;

  public:

  RBtree()

  :_head(new Node()), _size(0)

  {

  _head->_Left = _head;

  _head->_Right = _head;

  }

  pair<RBiterator,bool> insert(const T &val)//插入節(jié)點

  {

  Keyofvalue key;

  //先按照二叉搜索樹的方式插入

  Node* new_node=nullptr;

  Node*& _root = get_root();

  if (_root == nullptr)

  {//為空樹

  _root = new Node(val, RED);

  _root->_Parent = _head;

  new_node = _root;

  //_head->_Parent = _root;

  }

  else

  {//樹非空

  Node* cur = _root;

  Node* parent = _head;

  while (cur)

  {

  parent = cur;

  if (key(val) < key(cur->_data))

  {

  cur = cur->_Left;

  }

  else if (key(val)>key(cur->_data))

  {

  cur = cur->_Right;

  }

  else

  {//我們這里不允許插入相同值域的節(jié)點

  return make_pair(RBiterator(cur),false);

  }

  }

  cur = new Node(val);

  new_node = cur;

  if (key(val) < key(parent->_data))

  {

  parent->_Left = cur;

  }

  else

  {

  parent->_Right = cur;

  }

  cur->_Parent = parent;

  //插入成功之后我們調(diào)整當(dāng)前紅黑樹的節(jié)點:

  //這里我們在插入紅黑樹中調(diào)整的時候只有當(dāng)?shù)谝恢星闆r才繼續(xù)向上更新節(jié)點,那么我們只要考慮第一中情況的終止條件即可

  //第一中情況中如果parent為紅色節(jié)點那么當(dāng)前節(jié)點就需要繼續(xù)向上更新,但是我們將head節(jié)點也設(shè)為紅色那么當(dāng)我們parent

  //節(jié)點更新到head節(jié)點那么當(dāng)前也就不更新了

  while (parent != _head&&parent->_color == RED)

  {

  //插入節(jié)點雙親為黑色:

  if (parent->_color == BLACK)

  {

  break;

  }

  else

  {//插入節(jié)點雙親為紅色

  Node* grandparent = parent->_Parent;//這里如果雙親的節(jié)點是紅色那么雙親一定是有雙親節(jié)點的

  if (parent == grandparent->_Left)

  {//第一大類插入節(jié)點在紅黑樹的左子樹:

  Node* uncle = grandparent->_Right;//當(dāng)前節(jié)點的叔叔節(jié)點

  if (uncle&&uncle->_color == RED)

  {//第一種情況:叔叔節(jié)點存在而且為紅色:

  parent->_color = BLACK;

  uncle->_color = BLACK;

  grandparent->_color = RED;

  cur = grandparent;

  parent = cur->_Parent;

  }

  //第二三種情況:

  else

  {

  //因為我們要將第三種情況轉(zhuǎn)化為第二種情況處理所以我們先寫第三種情況:cur插在內(nèi)側(cè)

  if (cur == parent->_Right)

  {

  rotate_left(parent);

  std::swap(parent, cur);

  }

  //第二種情況:先將parent和grandparent顏色互換然后右旋

  parent->_color = BLACK;

  grandparent->_color = RED;

  rotate_right(grandparent);

  }

  }

  else

  {//第二大類插入節(jié)點在紅黑樹的右子樹:

  Node* uncle = grandparent->_Left;//當(dāng)前節(jié)點的叔叔節(jié)點

  if (uncle&&uncle->_color == RED)

  {//第一種情況:叔叔節(jié)點存在而且為紅色:

  parent->_color = BLACK;

  uncle->_color = BLACK;

  grandparent->_color = RED;

  cur = grandparent;

  parent = cur->_Parent;

  }

  //第二三種情況:

  else

  {

  //因為我們要將第三種情況轉(zhuǎn)化為第二種情況處理所以我們先寫第三種情況:cur插在內(nèi)側(cè)

  if (cur == parent->_Left)

  {

  rotate_right(parent);

  std::swap(parent, cur);

  }

  //第二種情況:先將parent和grandparent顏色互換然后右旋

  parent->_color = BLACK;

  grandparent->_color = RED;

  rotate_left(grandparent);

  }

  }

  }

  }

  }

  _root->_color = BLACK;

  _head->_Left = get_mostleftnode();

  _head->_Right = get_mostrightnode();

  return make_pair(RBiterator(new_node), true);

  }

  //這里的銷毀節(jié)點一定要傳&因為因為下面要修改root=nullptr的時候要將指針所指向的地址修改為nullptr不然如果后面再調(diào)用destroy的時候

  //其實root所指向的地址并沒有指向nullptr所以就有可能出錯。

  void Destroy(Node* &root)

  {

  if (root)

  {

  Destroy(root->_Left);

  Destroy(root->_Right);

  delete root;

  root = nullptr;

  }

  }

  void Clear()

  {

  Destroy(get_root());

  _size = 0;

  }

  ~RBtree()

  {

  Destroy(get_root());

  delete _head;

  }

  //查找方法

  RBiterator Find(T value)

  {

  Keyofvalue key;

  Node* cur = get_root();

  while (cur)

  {

  if (key(cur->_data) < key(value))

  {

  cur = cur->_Right;

  }

  else if (key(cur->_data)>key(value))

  {

  cur = cur->_Left;

  }

  else

  {

  return RBiterator(cur);

  }

  }

  return End();

  }

  RBiterator End()

  {

  return RBiterator(_head);

  }

  RBiterator Begin()

  {

  return RBiterator(_head->_Left);

  }

  size_t Size()const

  {

  return _size;

  }

  bool Empty()const

  {

  return _size == 0;

  }

  //中序遍歷//

  void inoder()

  {

  cout << "中序遍歷結(jié)果為:";

  Node* _root = get_root();

  mid(_root);

  cout << endl;

  }

  /判斷當(dāng)前樹是否是紅黑樹//

  bool isRBtree()

  {

  Node* root = get_root();

  if (root == nullptr)

  {

  return true;

  }

  //判斷根節(jié)點是否是黑色節(jié)點:

  if (root->_color == RED)

  {

  return false;

  }

  //判斷每條路徑中黑色節(jié)點個數(shù)是否相同

  size_t black_count = 0;

  Node* cur = root;

  while (cur)

  {

  if (cur->_color == BLACK)

  {

  black_count++;

  }

  cur = cur->_Left;

  }

  int k = 0;

  return _isRBtree(black_count, k, root);

  }

  //判斷紅黑樹中是否滿足性質(zhì)三(兩個紅色節(jié)點不挨在一起)性質(zhì)四(每條路徑中黑色節(jié)點樹相同)

  bool _isRBtree(size_t black_count, int k, Node* root)

  {

  if (root == nullptr)

  {

  if (k != black_count)

  {

  cout << "當(dāng)前樹不是紅黑樹,有一條路徑黑色節(jié)點個數(shù)為:" << k << "少于路徑節(jié)點:" << black_count << endl;

  return false;

  }

  return true;

  }

  if (root->_color == BLACK)

  {

  k++;

  }

  else

  {

  if (root->_Parent->_color == RED)

  {

  cout << "當(dāng)前樹不是紅黑樹,有兩個紅色節(jié)點挨在一起。" << endl;

  return false;

  }

  }

  return _isRBtree(black_count, k, root->_Left) && _isRBtree(black_count, k, root->_Right);

  }

  /

  void Swap(RBtree<T,Keyofvalue> _t)

  {

  std::swap(_head, _t._head);

  }

  private:

  //中序遍歷:

  void mid(Node* root)

  {

  if (root)

  {

  mid(root->_Left);

  cout << root->_data << " ";

  mid(root->_Right);

  }

  }

  //這里因為我們紅黑樹中沒有設(shè)置根節(jié)點在代碼實現(xiàn)的時候不容易理解所以這里我們寫一個私有函數(shù)返回紅黑樹的根節(jié)點:

  Node* &get_root()

  {

  return _head->_Parent;

  }

  //獲取最左側(cè)節(jié)點也就是最小節(jié)點:

  Node* get_mostleftnode()

  {

  Node* _root = get_root();

  if (_root)

  {

  while (_root->_Left)

  {

  _root = _root->_Left;

  }

  }

  return _root;

  }

  //獲取最右側(cè)節(jié)點也就是最大節(jié)點:

  Node* get_mostrightnode()

  {

  Node* _root = get_root();

  if (_root)

  {

  while (_root->_Right)

  {

  _root = _root->_Right;

  }

  }

  return _root;

  }

  //左單旋

  void rotate_left(Node* parent)

  {

  Node* pparent = parent->_Parent;

  Node* subR = parent->_Right;

  Node* subRL = subR->_Left;

  parent->_Right = subRL;

  //更新subRL的雙親:

  if (subRL)

  {

  subRL->_Parent = parent;

  }

  subR->_Left = parent;

  parent->_Parent = subR;

  subR->_Parent = pparent;

  if (pparent == _head)//------------------------------------->>>>一定要注意這里的pparent如果是頭節(jié)點那么一定要將pparent的指向為subR

  {

  _head->_Parent = subR;

  }

  if (pparent)

  {

  if (pparent->_Left == parent)

  {

  pparent->_Left = subR;

  }

  else

  {

  pparent->_Right = subR;

  }

  }

  }

  //右單旋

  void rotate_right(Node* parent)

  {

  Node* subL = parent->_Left;

  Node* subLR = subL->_Right;

  Node* pparent = parent->_Parent;

  parent->_Left = subLR;

  //如果subLR存在那么將其父節(jié)點更新

  if (subLR)

  {

  subLR->_Parent = parent;

  }

  //將parent右旋下來:

  subL->_Right = parent;

  //parent旋下來就要更新parent的父節(jié)點

  parent->_Parent = subL;

  //此時subL就要更新父節(jié)點

  subL->_Parent = pparent;

  if (pparent == _head)

  {

  _head->_Parent = subL;

  }

  if (pparent)

  {

  if (parent == pparent->_Right)

  {

  pparent->_Right = subL;

  }

  else

  {

  pparent->_Left = subL;

  }

  }

  }

  private:

  size_t _size;

  Node* _head;

  };

  5. 基于紅黑樹的map的模擬實現(xiàn)

  #pragma once

  #include"RBtree.hpp"

  //紅黑樹里面放的鍵值對

  namespace wbx

  {

  template<class K,class V>

  class map

  {

  public:

  typedef pair<K,V> valuetype;

  //這里是因為我們紅黑樹中存放的是鍵值對,而我們紅黑樹在實現(xiàn)的時候只有一個模板類型參數(shù),

  //也就是我們要存放在紅黑樹中的節(jié)點,而我們的map是用pair(鍵值對來存放節(jié)點的)但是比較

  //的時候我們是通過pair中的key值來比較的,所以我們這里就要定義一個類來返回我們map中要

  //比較的類型。

  struct Keyofvalue

  {

  const K&operator()(const valuetype &value)

  {

  return value.first;

  }

  };

  typedef RBtree<valuetype,Keyofvalue> Tree;

  typedef typename Tree::RBiterator iterator;

  map()

  :_t()

  {}

  iterator begin()

  {

  return _t.Begin();

  }

  iterator end()

  {

  return _t.End();

  }

  size_t size()const

  {

  return _t.Size();

  }

  size_t empty()const

  {

  return _t.Empty();

  }

  //這里map的operator[]我們實現(xiàn)的時候直接用insert來實現(xiàn),這里我們在紅黑樹中實現(xiàn)insert的時候

  //是不允許插入相同的元素的,所以這里我們operator[]如果是一個新的key值那么我們就將其直接

  //插入了如果是一個原有的key值那么紅黑樹中的inset插入就會將它的迭代器返回那么我們這里將

  //返回的迭代器解引用得到它的value值的引用那么我就可以對其進行修改

  V& operator[](const K& key)

  {

  return (*(_t.insert(make_pair(key, V() ) ).first ) ).second;

  }

  pair<iterator, bool> insert(const valuetype& val)

  {

  return _t.insert(val);

  }

  void swap(map<K, V>& m)

  {

  _t.Swap(m._t);

  }

  void clear()

  {

  _t.Clear();

  }

  iterator find(const K& key )

  {

  return _t.Find(make_pair(key,V()));

  }

  private:

  Tree _t;

  };

  };

  6. 基于紅黑樹的set的模擬實現(xiàn)

  #pragma once

  #include"RBtree.hpp"

  //紅黑樹里面放的鍵值對

  namespace wbx

  {

  template<class K>

  class set

  {

  public:

  typedef K valuetype;

  struct Keyofvalue

  {

  const K&operator()(const valuetype &value)

  {

  return value;

  }

  };

  typedef RBtree<valuetype, Keyofvalue> Tree;

  typedef typename Tree::RBiterator iterator;

  set()

  :_t()

  {}

  iterator begin()

  {

  return _t.Begin();

  }

  iterator end()

  {

  return _t.End();

  }

  size_t size()const

  {

  return _t.Size();

  }

  size_t empty()const

  {

  return _t.Empty();

  }

  pair<iterator, bool> insert(const valuetype& val)

  {

  return _t.insert(val);

  }

  void swap(set<K>& s)

  {

  _t.Swap(s._t);

  }

  void clear()

  {

  _t.Clear();

  }

  iterator find(const valuetype& key)

  {

  return _t.Find(key);

  }

  private:

  Tree _t;

  };

  };

  end

  更多信息可以來這里獲取==>>電子技術(shù)應(yīng)用-AET<<

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電子技術(shù)應(yīng)用專欄作家  一口linux

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