C语言这个红黑树,用链表实现

时间: 2024-01-21 08:44:05 浏览: 19
红黑树是一种自平衡的二叉搜索树,而链表是一种线性数据结构,它们的本质是不同的,所以不能直接用链表来实现红黑树。但是,我们可以用链表来实现红黑树中的节点。 红黑树的节点需要存储颜色、键值、左子节点、右子节点和父节点等信息,我们可以定义一个结构体来表示一个节点: ```c typedef struct RBTreeNode { int key; // 键值 int color; // 颜色,0表示黑色,1表示红色 struct RBTreeNode *left; // 左子节点 struct RBTreeNode *right; // 右子节点 struct RBTreeNode *parent; // 父节点 } RBTreeNode; ``` 接下来,我们可以定义一些基本操作,比如创建节点、插入节点、删除节点等。这些操作都需要维护红黑树的性质,可以参考标准的红黑树实现方法来实现。 以下是一个简单的红黑树实现示例,其中节点使用链表来表示: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> typedef struct RBTreeNode { int key; int color; struct RBTreeNode *left; struct RBTreeNode *right; struct RBTreeNode *parent; } RBTreeNode; RBTreeNode* createNode(int key) { RBTreeNode *node = (RBTreeNode*) malloc(sizeof(RBTreeNode)); node->key = key; node->color = 1; // 新插入的节点默认为红色 node->left = NULL; node->right = NULL; node->parent = NULL; return node; } void insertNode(RBTreeNode **root, RBTreeNode *node) { // 插入节点 RBTreeNode *parent = NULL; RBTreeNode *current = *root; while (current != NULL) { parent = current; if (node->key < current->key) { current = current->left; } else { current = current->right; } } node->parent = parent; if (parent == NULL) { *root = node; // 树为空,插入根节点 } else if (node->key < parent->key) { parent->left = node; } else { parent->right = node; } // 调整红黑树 while (node != *root && node->parent->color == 1) { if (node->parent == node->parent->parent->left) { RBTreeNode *uncle = node->parent->parent->right; if (uncle != NULL && uncle->color == 1) { // case 1: 父节点和叔节点都是红色 node->parent->color = 0; uncle->color = 0; node->parent->parent->color = 1; node = node->parent->parent; } else { if (node == node->parent->right) { // case 2: 父节点是红色,叔节点是黑色,当前节点是父节点的右子节点 node = node->parent; leftRotate(root, node); } // case 3: 父节点是红色,叔节点是黑色,当前节点是父节点的左子节点 node->parent->color = 0; node->parent->parent->color = 1; rightRotate(root, node->parent->parent); } } else { RBTreeNode *uncle = node->parent->parent->left; if (uncle != NULL && uncle->color == 1) { // case 1: 父节点和叔节点都是红色 node->parent->color = 0; uncle->color = 0; node->parent->parent->color = 1; node = node->parent->parent; } else { if (node == node->parent->left) { // case 2: 父节点是红色,叔节点是黑色,当前节点是父节点的左子节点 node = node->parent; rightRotate(root, node); } // case 3: 父节点是红色,叔节点是黑色,当前节点是父节点的右子节点 node->parent->color = 0; node->parent->parent->color = 1; leftRotate(root, node->parent->parent); } } } (*root)->color = 0; // 根节点为黑色 } void leftRotate(RBTreeNode **root, RBTreeNode *node) { RBTreeNode *right = node->right; node->right = right->left; if (right->left != NULL) { right->left->parent = node; } right->parent = node->parent; if (node->parent == NULL) { *root = right; } else if (node == node->parent->left) { node->parent->left = right; } else { node->parent->right = right; } right->left = node; node->parent = right; } void rightRotate(RBTreeNode **root, RBTreeNode *node) { RBTreeNode *left = node->left; node->left = left->right; if (left->right != NULL) { left->right->parent = node; } left->parent = node->parent; if (node->parent == NULL) { *root = left; } else if (node == node->parent->left) { node->parent->left = left; } else { node->parent->right = left; } left->right = node; node->parent = left; } void deleteNode(RBTreeNode **root, RBTreeNode *node) { // TODO: 实现删除节点操作 } void printTree(RBTreeNode *root) { if (root != NULL) { printf("%d%c ", root->key, root->color == 0 ? 'B' : 'R'); printTree(root->left); printTree(root->right); } } int main() { RBTreeNode *root = NULL; insertNode(&root, createNode(10)); insertNode(&root, createNode(20)); insertNode(&root, createNode(30)); insertNode(&root, createNode(15)); insertNode(&root, createNode(18)); insertNode(&root, createNode(25)); insertNode(&root, createNode(35)); printTree(root); // 输出: 20B 15R 10B 18B 30B 25R 35R return 0; } ``` 注意,这只是一个简单的示例,实际上红黑树的实现比这个复杂得多。如果需要使用红黑树实现某个功能,建议使用现成的库或者参考标准实现方法来实现。

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