C++实现随机数构造红黑树

本文档提供了一个使用C++实现根据随机生成的数构造红黑树的代码示例。红黑树是一种自平衡二叉查找树，它的每个节点包含一个颜色属性，可以是红色或黑色，以此来确保树的性质。代码中包含了随机数生成、红黑树插入操作、旋转操作（左旋和右旋）以及打印树的功能。 在C++代码中，首先定义了红黑树节点结构体`RBT`，包含键值`key`、颜色`color`、父节点指针`ptParent`、左子节点指针`ptLeft`和右子节点指针`ptRight`。颜色常量`red0`和`black1`分别代表红色和黑色。 `Random`函数用于生成指定范围内的随机数数组，长度为`length`，数值范围从0到`max`。这个函数的时间复杂度为O(max)，因为每次生成随机数都可能在0到max之间。 `rbInsert`函数实现了红黑树的插入操作，它首先进行普通的二叉查找树插入，然后通过`rbFixUp`函数来调整树的结构以保持红黑树的性质。`rbFixUp`可能需要进行左旋或右旋操作，分别由`leftRotate`和`rightRotate`函数完成，这两个函数用于调整树的平衡。 `leftRotate`和`rightRotate`函数实现了红黑树的旋转操作，左旋用于处理右倾斜的节点，右旋用于处理左倾斜的节点。它们通过改变节点间的链接关系来重新平衡树。 `rbPrint`函数用于打印红黑树的节点，而`treePrint`函数则打印整棵树的结构，包括所有节点及其链接关系，这对于调试和理解树的结构非常有帮助。 在`main`函数中，分配内存初始化根节点`root`，然后生成随机数数组`A`，并调用`rbInsert`函数将这些随机数插入到红黑树中，最后可以使用`rbPrint`或`treePrint`函数来查看构建的红黑树。 这段代码展示了如何在C++中实现红黑树的基本操作，包括插入、旋转和打印，这有助于学习和理解红黑树的数据结构及其算法。