c++红黑树实现map

时间: 2023-05-25 07:04:18 浏览: 197
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红黑树C++实现

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红黑树是一种自平衡的二叉搜索树,常用于实现关联容器map。 下面是C++代码示例,实现了一个红黑树类,可以用于实现map: ```c++ #include <iostream> using namespace std; enum Color {RED, BLACK}; template<typename K,typename V> class RBNode { public: K key; V value; Color color; RBNode<K,V> *left, *right, *parent; RBNode(): color(RED), left(nullptr), right(nullptr), parent(nullptr) {} RBNode(K k, V v): color(RED), key(k), value(v), left(nullptr), right(nullptr), parent(nullptr) {} RBNode(K k, V v, Color c): color(c), key(k), value(v), left(nullptr), right(nullptr), parent(nullptr) {} }; template<typename K,typename V> class RBTree { public: RBTree(); ~RBTree(); bool empty() const; int size() const; void clear(); void insert(const K& key,const V& value); bool find(const K& key); void remove(const K& key); void printTree() const; private: RBNode<K,V>* root; int count; void rotateLeft(RBNode<K,V>* node); void rotateRight(RBNode<K,V>* node); void fixup(RBNode<K,V>* node); RBNode<K,V>* minimum(RBNode<K,V>* node); void transplant(RBNode<K,V>* u, RBNode<K,V>* v); void removeNode(RBNode<K,V>* node); }; template<typename K,typename V> RBTree<K,V>::RBTree(): root(nullptr), count(0) {} template<typename K,typename V> RBTree<K,V>::~RBTree() { clear(); } template<typename K,typename V> bool RBTree<K,V>::empty() const { return count == 0; } template<typename K,typename V> int RBTree<K,V>::size() const { return count; } template<typename K,typename V> void RBTree<K,V>::clear() { while (root != nullptr) { removeNode(root); } count = 0; } template<typename K,typename V> void RBTree<K,V>::rotateLeft(RBNode<K,V>* node) { RBNode<K,V>* r = node->right; node->right = r->left; if (r->left != nullptr) r->left->parent = node; r->parent = node->parent; if (node->parent == nullptr) root = r; else if (node == node->parent->left) node->parent->left = r; else node->parent->right = r; r->left = node; node->parent = r; } template<typename K,typename V> void RBTree<K,V>::rotateRight(RBNode<K,V>* node) { RBNode<K,V>* l = node->left; node->left = l->right; if (l->right != nullptr) l->right->parent = node; l->parent = node->parent; if (node->parent == nullptr) root = l; else if (node == node->parent->right) node->parent->right = l; else node->parent->left = l; l->right = node; node->parent = l; } template<typename K,typename V> void RBTree<K,V>::fixup(RBNode<K,V>* node) { while (node->parent != nullptr && node->parent->color == RED) { if (node->parent == node->parent->parent->left) { RBNode<K,V>* uncle = node->parent->parent->right; if (uncle != nullptr && uncle->color == RED) { node->parent->color = BLACK; uncle->color = BLACK; node->parent->parent->color = RED; node = node->parent->parent; } else { if (node == node->parent->right) { node = node->parent; rotateLeft(node); } node->parent->color = BLACK; node->parent->parent->color = RED; rotateRight(node->parent->parent); } } else { RBNode<K,V>* uncle = node->parent->parent->left; if (uncle != nullptr && uncle->color == RED) { node->parent->color = BLACK; uncle->color = BLACK; node->parent->parent->color = RED; node = node->parent->parent; } else { if (node == node->parent->left) { node = node->parent; rotateRight(node); } node->parent->color = BLACK; node->parent->parent->color = RED; rotateLeft(node->parent->parent); } } } root->color = BLACK; } template<typename K,typename V> void RBTree<K,V>::insert(const K& key,const V& value) { RBNode<K,V>* node = new RBNode<K,V>(key, value); RBNode<K,V>* p = nullptr; RBNode<K,V>* q = root; while (q != nullptr) { p = q; if (node->key < q->key) q = q->left; else q = q->right; } node->parent = p; if (p == nullptr) root = node; else if (node->key < p->key) p->left = node; else p->right = node; count++; fixup(node); } template<typename K,typename V> bool RBTree<K,V>::find(const K& key) { RBNode<K,V>* node = root; while (node != nullptr) { if (key == node->key) return true; else if (key < node->key) node = node->left; else node = node->right; } return false; } template<typename K,typename V> void RBTree<K,V>::transplant(RBNode<K,V>* u, RBNode<K,V>* v) { if (u->parent == nullptr) root = v; else if (u == u->parent->left) u->parent->left = v; else u->parent->right = v; if (v != nullptr) v->parent = u->parent; } template<typename K,typename V> void RBTree<K,V>::removeNode(RBNode<K,V>* node) { if (node == nullptr) return; RBNode<K,V>* p = node->parent; bool isLeft = (p != nullptr && node == p->left); if (node->left == nullptr) { transplant(node, node->right); } else if (node->right == nullptr) { transplant(node, node->left); } else { RBNode<K,V>* s = minimum(node->right); RBNode<K,V>* sp = s->parent; isLeft = (s->parent != nullptr && s == s->parent->left); if (s->parent != node) { transplant(s, s->right); s->right = node->right; s->right->parent = s; } transplant(node, s); s->left = node->left; s->left->parent = s; s->color = node->color; } delete node; count--; if (isLeft) fixup(p->left); else fixup(p->right); } template<typename K,typename V> void RBTree<K,V>::remove(const K& key) { RBNode<K,V>* z = root; while (z != nullptr) { if (z->key == key) { removeNode(z); return; } else if (key < z->key) z = z->left; else z = z->right; } } template<typename K,typename V> RBNode<K,V>* RBTree<K,V>::minimum(RBNode<K,V>* node) { while (node->left != nullptr) node = node->left; return node; } template<typename K,typename V> void inOrder(RBNode<K,V>* node) { if (node == nullptr) return; if (node->left != nullptr) inOrder(node->left); cout << node->key << "(" << (node->color == RED ? "RED" : "BLACK") << ") "; if (node->right != nullptr) inOrder(node->right); } template<typename K,typename V> void RBTree<K,V>::printTree() const { inOrder(root); cout << endl; } int main() { RBTree<int,int> tree; tree.insert(1,2); tree.insert(2,3); tree.insert(3,4); tree.insert(4,5); tree.insert(5,6); tree.printTree(); cout << tree.find(3) << endl; tree.remove(3); tree.printTree(); return 0; } ``` 该示例中包含了插入、查找、删除等基本操作,并支持输出红黑树中所有节点及其颜色,可以用于验证红黑树的正确性。
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