红黑树的rotation是什么

时间: 2023-12-04 10:38:05 浏览: 116
红黑树的rotation是指通过旋转节点来保持红黑树的平衡。旋转操作有两种:左旋和右旋。左旋是指将一个节点的右子节点旋转到该节点的位置,同时该节点成为其右子节点的左子节点。右旋是指将一个节点的左子节点旋转到该节点的位置,同时该节点成为其左子节点的右子节点。旋转操作可以保持红黑树的性质不变,同时也可以使得红黑树的结构更加平衡。
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红黑树和树的区别,啥时候变成红黑树

红黑树是一种自平衡的二叉查找树,它在保持二叉搜索树特性的同时,通过额外的颜色标记(红色和黑色),保证了在最坏情况下的操作性能。红黑树的主要区别于普通二叉树在于其结构约束: 1. 每个节点要么是红色,要么是黑色。 2. 根节点是黑色。 3. 所有叶子节点(空节点)都是黑色。 4. 如果一个节点是红色,那么它的两个子节点必须是黑色。 5. 从任一节点到其所有后代叶节点的简单路径上,均包含相同数目的黑色节点。 当插入或删除操作导致红黑树的性质不再满足时,就需要进行调整,这个过程称为“重新着色”(re-coloring)或“旋转”(rotation)。比如,在插入新节点后可能导致某个路径上有过多的红色节点,这时需要通过变色和旋转操作将其恢复到红黑树的状态,以维持其性能保证。

生成一个红黑树代码C++

### 回答1: 这是一段简单的红黑树代码C:#include<stdio.h> struct node { int key; struct node *left, *right; int color; }; // A Red-Black tree node structure struct node *newNode(int key) { struct node *temp = (struct node *)malloc(sizeof(struct node)); temp->key = key; temp->left = temp->right = NULL; temp->color = 1; // 1 for red, 0 for black return temp; } // A utility function to right rotate subtree rooted with y // See the diagram given above. struct node *rightRotate(struct node *y) { struct node *x = y->left; struct node *T2 = x->right; // Perform rotation x->right = y; y->left = T2; // Return new root return x; } // A utility function to left rotate subtree rooted with x // See the diagram given above. struct node *leftRotate(struct node *x) { struct node *y = x->right; struct node *T2 = y->left; // Perform rotation y->left = x; x->right = T2; // Return new root return y; } // This function fixes the Red-Black tree void fixViolation(struct node *temp) { struct node *parent_temp = NULL; struct node *grand_parent_temp = NULL; while ((temp != root) && (temp->color != 0) && (temp->parent->color == 1)) { parent_temp = temp->parent; grand_parent_temp = temp->parent->parent; /* Case : A Parent of temp is left child of Grand-parent of temp */ if (parent_temp == grand_parent_temp->left) { struct node *uncle_temp = grand_parent_temp->right; /* Case : 1 The uncle of temp is also red Only Recoloring required */ if (uncle_temp != NULL && uncle_temp->color == 1) { grand_parent_temp->color = 1; parent_temp->color = 0; uncle_temp->color = 0; temp = grand_parent_temp; } else { /* Case : 2 temp is right child of its parent Left-rotation required */ if (temp == parent_temp->right) { temp = parent_temp; leftRotate(temp); } /* Case : 3 temp is left child of its parent Right-rotation required */ rightRotate(grand_parent_temp); swap(parent_temp->color, grand_parent_temp->color); temp = parent_temp; } } /* Case : B Parent of temp is right child of Grand-parent of temp */ else { struct node *uncle_temp = grand_parent_temp->left; /* Case : 1 The uncle of temp is also red Only Recoloring required */ if ((uncle_temp != NULL) && (uncle_temp->color == 1)) { grand_parent_temp->color = 1; parent_temp->color = 0; uncle_temp->color = 0; temp = grand_parent_temp; } else { /* Case : 2 temp is left child of its parent Right-rotation required */ if (temp == parent_temp->left) { temp = parent_temp; rightRotate(temp); } /* Case : 3 temp is right child of its parent Left-rotation required */ leftRotate(grand_parent_temp); swap(parent_temp->color, grand_parent_temp->color); temp = parent_temp; } } } root->color = 0; } ### 回答2: 红黑树(Red-Black Tree)是一种自平衡的二叉搜索树,它的每个节点都具有一个颜色属性,可以是红色或黑色。红黑树具有以下几个性质: 1. 每个节点要么是红色,要么是黑色。 2. 根节点是黑色。 3. 叶子节点(NIL节点,空节点)是黑色。 4. 如果一个节点是红色,则它的两个子节点都是黑色(不能出现连续的红色节点)。 5. 对于每个节点,从该节点到其子孙节点的所有路径上包含相同数目的黑色节点。 以下是一个简单实现红黑树的C代码: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> enum Color {RED, BLACK}; // 红黑树节点结构定义 typedef struct node { int data; enum Color color; struct node *left, *right, *parent; } Node; // 红黑树结构定义 typedef struct rbtree { Node *root; Node *nil; } RBTree; // 左旋操作 void leftRotate(RBTree *tree, Node *x) { Node *y = x->right; x->right = y->left; if (y->left != tree->nil) { y->left->parent = x; } y->parent = x->parent; if (x->parent == tree->nil) { tree->root = y; } else if (x == x->parent->left) { x->parent->left = y; } else { x->parent->right = y; } y->left = x; x->parent = y; } // 右旋操作 void rightRotate(RBTree *tree, Node *y) { Node *x = y->left; y->left = x->right; if (x->right != tree->nil) { x->right->parent = y; } x->parent = y->parent; if (y->parent == tree->nil) { tree->root = x; } else if (y == y->parent->left) { y->parent->left = x; } else { y->parent->right = x; } x->right = y; y->parent = x; } // 插入操作的修复 void insertFixup(RBTree *tree, Node *z) { while (z->parent->color == RED) { if (z->parent == z->parent->parent->left) { Node *y = z->parent->parent->right; if (y->color == RED) { z->parent->color = BLACK; y->color = BLACK; z->parent->parent->color = RED; z = z->parent->parent; } else { if (z == z->parent->right) { z = z->parent; leftRotate(tree, z); } z->parent->color = BLACK; z->parent->parent->color = RED; rightRotate(tree, z->parent->parent); } } else { Node *y = z->parent->parent->left; if (y->color == RED) { z->parent->color = BLACK; y->color = BLACK; z->parent->parent->color = RED; z = z->parent->parent; } else { if (z == z->parent->left) { z = z->parent; rightRotate(tree, z); } z->parent->color = BLACK; z->parent->parent->color = RED; leftRotate(tree, z->parent->parent); } } } tree->root->color = BLACK; } // 插入操作 void insert(RBTree *tree, int data) { Node *z = (Node *) malloc(sizeof(Node)); z->data = data; z->color = RED; z->left = tree->nil; z->right = tree->nil; Node *y = tree->nil; Node *x = tree->root; while (x != tree->nil) { y = x; if (z->data < x->data) { x = x->left; } else { x = x->right; } } z->parent = y; if (y == tree->nil) { tree->root = z; } else if (z->data < y->data) { y->left = z; } else { y->right = z; } insertFixup(tree, z); } // 中序遍历 void inorderTraversal(RBTree *tree, Node *root) { if (root != tree->nil) { inorderTraversal(tree, root->left); printf("%d ", root->data); inorderTraversal(tree, root->right); } } int main() { RBTree tree; Node nilNode; tree.nil = &nilNode; tree.nil->color = BLACK; tree.root = tree.nil; // 插入节点 insert(&tree, 5); insert(&tree, 2); insert(&tree, 7); insert(&tree, 1); insert(&tree, 3); insert(&tree, 6); insert(&tree, 8); // 中序遍历输出 inorderTraversal(&tree, tree.root); printf("\n"); return 0; } ``` 以上代码实现了红黑树的插入操作,并通过中序遍历的方式输出了插入后的红黑树节点数据。可以根据需要修改插入数据和遍历方式来进行测试。 ### 回答3: 红黑树是一种自平衡的二叉搜索树,其在插入和删除操作后通过一系列旋转和重新着色操作来保持平衡。 下面是一个简单的红黑树的 C 代码实现: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> // 定义红黑树的节点结构 typedef struct Node { int data; // 节点存储的数据 enum { RED, BLACK } color; // 节点的颜色 struct Node *parent; // 指向父节点的指针 struct Node *left; // 指向左子节点的指针 struct Node *right; // 指向右子节点的指针 } Node; // 全局变量,表示红黑树的根节点 Node *root = NULL; // 左旋操作 void leftRotate(Node *x) { Node *y = x->right; x->right = y->left; if (y->left != NULL) { y->left->parent = x; } y->parent = x->parent; if (x->parent == NULL) { root = y; } else if (x == x->parent->left) { x->parent->left = y; } else { x->parent->right = y; } y->left = x; x->parent = y; } // 右旋操作 void rightRotate(Node *x) { Node *y = x->left; x->left = y->right; if (y->right != NULL) { y->right->parent = x; } y->parent = x->parent; if (x->parent == NULL) { root = y; } else if (x == x->parent->left) { x->parent->left = y; } else { x->parent->right = y; } y->right = x; x->parent = y; } // 插入操作 void insert(int data) { Node *node = (Node *)malloc(sizeof(Node)); node->data = data; node->left = NULL; node->right = NULL; node->color = RED; Node *y = NULL; Node *x = root; while (x != NULL) { y = x; if (data < x->data) { x = x->left; } else { x = x->right; } } node->parent = y; if (y == NULL) { root = node; } else if (data < y->data) { y->left = node; } else { y->right = node; } insertFixup(node); } // 插入修正操作 void insertFixup(Node *z) { while (z->parent != NULL && z->parent->color == RED) { if (z->parent == z->parent->parent->left) { Node *y = z->parent->parent->right; if (y != NULL && y->color == RED) { z->parent->color = BLACK; y->color = BLACK; z->parent->parent->color = RED; z = z->parent->parent; } else { if (z == z->parent->right) { z = z->parent; leftRotate(z); } z->parent->color = BLACK; z->parent->parent->color = RED; rightRotate(z->parent->parent); } } else { Node *y = z->parent->parent->left; if (y != NULL && y->color == RED) { z->parent->color = BLACK; y->color = BLACK; z->parent->parent->color = RED; z = z->parent->parent; } else { if (z == z->parent->left) { z = z->parent; rightRotate(z); } z->parent->color = BLACK; z->parent->parent->color = RED; leftRotate(z->parent->parent); } } } root->color = BLACK; } // 中序遍历输出红黑树 void inorderTraversal(Node *node) { if (node != NULL) { inorderTraversal(node->left); printf("%d\n", node->data); inorderTraversal(node->right); } } int main() { insert(5); insert(3); insert(8); insert(1); insert(4); insert(6); insert(9); printf("红黑树中序遍历结果:\n"); inorderTraversal(root); return 0; } ``` 该代码实现了红黑树的基本操作,包括左旋、右旋、插入和插入修正等。每个节点包含数据、颜色和指向父节点、左子节点和右子节点的指针。插入操作使用了插入修正来保持红黑树的平衡性。 通过在 `main` 函数中插入一些数据,即可得到生成的红黑树,并通过中序遍历输出树中节点的数据,以验证树结构是否正确。
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