【C++ 】红黑树

1.1 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俩倍,因而是接近平衡的。

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2. 红黑树的性质

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// 节点的颜色
enum Color{RED, BLACK};
// 红黑树节点的定义
template<class ValueType>
struct RBTreeNode
{RBTreeNode(const ValueType& data = ValueType(),Color color = RED): _pLeft(nullptr), _pRight(nullptr), _pParent(nullptr), _data(data), _color(color){}RBTreeNode<ValueType>* _pLeft;   // 节点的左孩子RBTreeNode<ValueType>* _pRight;  // 节点的右孩子RBTreeNode<ValueType>* _pParent; // 节点的双亲(红黑树需要旋转,为了实现简单给
出该字段)ValueType _data;            // 节点的值域Color _color;               // 节点的颜色
};

3. 红黑树结构

为了后续实现关联式容器简单,红黑树的实现中增加一个头结点,因为跟节点必须为黑色,为了
与根节点进行区分,将头结点给成黑色,并且让头结点的 pParent 域指向红黑树的根节点,pLeft
域指向红黑树中最小的节点,_pRight域指向红黑树中最大的节点,如下:

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4. 红黑树的插入操作

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
template<class ValueType>
class RBTree
{//……bool Insert(const ValueType& data){PNode& pRoot = GetRoot();if (nullptr == pRoot){pRoot = new Node(data, BLACK);// 根的双亲为头节点pRoot->_pParent = _pHead;_pHead->_pParent = pRoot;}else{// 1. 按照二叉搜索的树方式插入新节点// 2. 检测新节点插入后,红黑树的性质是否造到破坏,//   若满足直接退出,否则对红黑树进行旋转着色处理}// 根节点的颜色可能被修改,将其改回黑色pRoot->_color = BLACK;_pHead->_pLeft = LeftMost();_pHead->_pRight = RightMost();return true;}
private:PNode& GetRoot(){ return _pHead->_pParent;}// 获取红黑树中最小节点,即最左侧节点PNode LeftMost();// 获取红黑树中最大节点,即最右侧节点PNode RightMost();
private:PNode _pHead;

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