使用红黑树实现节点增减的平衡修复 | 带你学《Java语言高级特性》之四十二

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了解了红黑树的基本内容后,本节将结合详细的示例图为读者介绍红黑树对节点增加和节点删除操作的平衡功能的实现原理。

【本节目标】
通过阅读本节内容,你将对树节点的插入和删除操作有更深的理解,并对红黑树的平衡原理有一个直观地分析,进一步掌握树的结构。

数据插入平衡修复

1、新增节点颜色初始默认为红色;
2、第一次插入,由于原树为空,所以只会违反红黑树的规则2,所以只要把根节点涂黑即可;
在进行红黑树处理的时候为了方便操作都会将新的节点使用红色来进行描述,于是当设置根节点的时候就会违反“规则2”,这时只需要将节点的颜色涂黑即可。

3、如果插入节点的父节点是黑色的,那不会违背红黑树的规则,什么也不需要做;但是遇到如下三种情况时,就要开始变色和旋转了:
|- 插入节点的父节点和其叔叔节点(祖父节点的另一个子节点)均为红色的;

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|- 插入节点的父节点是红色,叔叔节点时黑色,且插入节点是其父节点的左子节点;

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|-插入节点的父节点是红色,叔叔节点时黑色,且插入节点是其父节点的右子节点。

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案例分析:

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在红黑树进行修复处理之中,它需要根据当前节点以及当前节点的父节点和叔叔节点之间的颜色来推断树是否需要进行修复。

数据删除平衡修复

1、删除操作后,如果当前节点是黑色的根节点,那么不用任何操作,因为并没有破坏书的平衡性,即没有违背红-黑树的规则;
2、如果当前节点为红色的,说明刚刚移走的后继节点是黑色的,那么不管后继节点的父节点是什么颜色,只要将当前节点涂黑就可以了,红-黑树的平衡性就可以恢复;
3、但是如果遇到以下四种情况,就需要通过变色或旋转来恢复红-黑树的平衡了:’
|- 当前节点是黑色的,且兄弟节点是红色的(父节点和兄弟节点的子节点肯定为黑色的);

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|- 当前节点是黑色的,且兄弟节点是黑色的,且兄弟节点的两个子节点均为黑色的;

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|- 当前节点是黑色的,且兄弟节点是黑色的,且兄弟节点的左子节点是红色的,右子节点是黑色的;

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|- 当前节点是黑色的,且兄弟节点是黑色的,且兄弟节点的右子节点是红色的,左子节点是任意颜色;

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案例分析:

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在红黑树之中修复的目的是为了保证树结构中的黑色节点数量平衡,黑色节点数量平衡了,才可能达到“O(logn)”的执行性能,但是修复的过程一方面是红黑的处理,另一方面就是黑色子节点的保存层次。

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本内容视频来源于阿里云大学

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