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紅黑樹的插入實現

紅黑樹的插入實現

  1. package com.lkl;  
  2. import java.util.*;  
  3. public class RBTree {  
  4.     private static final boolean RED=false;  
  5.     private static final boolean BLACK=true;  
  6.     static  class Node{  
  7.         int key;  
  8.         Node left;  
  9.         Node right;  
  10.         Node parent;  
  11.         boolean color;  
  12.   
  13.         //the default color of the new Node is Red   
  14.         public Node(int k){  
  15.             this.key=k;  
  16.             this.color=RED;  
  17.         }  
  18.   
  19.     }  
  20.     private Node root;  
  21.     public RBTree(){  
  22.         root=null;  
  23.   
  24.     }  
  25.     /**  LEFT ROTATE 
  26.      *         X                                Y 
  27.      *      ------                        ------------ 
  28.      *      |     Y                        X          | 
  29.      *      a   -----                 --------        c 
  30.      *          |    |                |      | 
  31.      *         b      c               a       b 
  32.      * 
  33.      */  
  34.     public void leftRotate(RBTree T,Node x){  
  35.      Node y=x.right;  
  36.      x.right=y.left;  
  37.      if(y.left!=null){  
  38.          y.left.parent=x;  
  39.      }  
  40.      y.parent=x.parent;  
  41.      if(x.parent==null){  
  42.          T.root=y;  
  43.      }else if(x==x.parent.left){  
  44.          x.parent.left=y;  
  45.      }else{  
  46.          x.parent.right=y;  
  47.      }  
  48.   
  49.      x.parent=y;  
  50.      y.left=x;  
  51.   
  52.     }  
  53.     /**        X                         Y 
  54.      *     --------                   ------- 
  55.      *     Y       c                 a      X 
  56.      *   -----                           ------ 
  57.      *   a   b                          b      c 
  58.      * 
  59.      * @param t 
  60.      * @param x 
  61.      */  
  62.   
  63.     public void rightRotate(RBTree t,Node x){  
  64.         Node y=x.left;  
  65.         x.left=y.right;  
  66.         if(y.right!=null){  
  67.             y.right.parent=x;  
  68.         }  
  69.         y.parent=x.parent;  
  70.         if(x.parent==null){  //x is the root   
  71.             t.root=y;  
  72.         }else if(x==x.parent.left){  
  73.             x.parent.left=y;  
  74.         }else{  
  75.             x.parent.right=y;  
  76.         }  
  77.   
  78.         y.right=x;  
  79.         x.parent=y;  
  80.   
  81.     }  
  82.   
  83.     public void insert(RBTree t,Node z){  
  84.         Node y=null;  
  85.         Node x=t.root;  
  86.         while(x!=null){  //find the right location   
  87.             y=x;  
  88.             if(z.key<x.key){  
  89.                 x=x.left;  
  90.             }else{  
  91.                 x=x.right;  
  92.             }  
  93.         }  
  94.         z.parent=y;    //insert node z   
  95.         if(y==null){   //the RBTRee is empty   
  96.             t.root=z;  //the root must be z   
  97.         }else if(z.key<y.key){  
  98.             y.left=z;  
  99.         }else{  
  100.             y.right=z;  
  101.         }  
  102.         insertFixup(t,z); //insert the node may break the rule 4   
  103.     }  
  104.   
  105.   
  106.     //when we insert a Node ,we can classify the cases into 6 type   
  107.   
  108.     //case2,3,5,6 (when the uncle Node is bleak or uncle don't exist)   
  109.   
  110.     private void insertFixup(RBTree t, Node z) {  
  111.   
  112.         while((z.parent!=null)&&(z.parent.color==RED)){    //this break the rule 4,there have 6 cases   
  113.             Node uncle;  
  114.             if(z.parent==z.parent.parent.left) {    //case 1-3   
  115.                uncle=z.parent.parent.right;  //find the uncle   
  116.                     if((uncle!=null)&&(uncle.color==RED)){   //case 1   
  117.                         z.parent.color=BLACK;  
  118.                         uncle.color=BLACK;  
  119.                         z.parent.parent.color=RED;  
  120.                         z=z.parent.parent;  
  121.                     }else {  
  122.                     if(z==z.parent.right){  //judge uncle.color==black is wrong, case 2   
  123.                             z=z.parent;           //when only 2 nodes in the tree,the uncle don't exist   
  124.                             t.leftRotate(t, z);    //change case 2 to case 3   
  125.                     }  
  126.                     z.parent.color=BLACK;           //case 3   
  127.                     z.parent.parent.color=RED;      //case 3   
  128.                     t.rightRotate(t, z.parent.parent);  
  129.   
  130.                     }  
  131.             }else{  
  132.                 uncle=z.parent.parent.left;  
  133.                 if((uncle!=null)&&(uncle.color==RED)){          //case 4   
  134.                     z.parent.color=BLACK;  
  135.                     uncle.color=BLACK;  
  136.                     z.parent.parent.color=RED;  
  137.                     z=z.parent.parent;  
  138.   
  139.                 }else {  
  140.                     if(z==z.parent.left){    //case 5   
  141.   
  142.                     z=z.parent;  
  143.                     t.rightRotate(t,z);         //change case5 to case6   
  144.                     }  
  145.                     z.parent.color=BLACK;  
  146.                     z.parent.parent.color=RED;  
  147.                     t.leftRotate(t, z.parent.parent);  
  148.                 }  
  149.   
  150.             }  
  151.         }  
  152.         t.root.color=BLACK;  
  153.     }  
  154.   
  155.   
  156.   
  157.   
  158.     public static void main(String[] args){  
  159.         RBTree t=new RBTree();  
  160.         int MAX=1000000;  
  161.         Node x[]=new Node[MAX];  
  162.         Random r=new Random();  
  163.         long startTime=System.currentTimeMillis();  
  164.         for(int i=0;i<MAX;i++){  
  165.             x[i]=new Node((int) (Math.random()*100));  
  166.             t.insert(t, x[i]);  
  167.         }  
  168.         long endTime=System.currentTimeMillis();  
  169.         System.out.println(" process runtime :"+(endTime-startTime)+"ms");  
  170. //      Node a=new Node(41);   
  171. //        Node b=new Node(38);   
  172. //      Node c=new Node(31);   
  173. //      Node d=new Node(12);   
  174. //      Node e=new Node(19);   
  175. //      Node f=new Node(8);   
  176. //  //  x[10]=new Node(3);   
  177. //        t.insert(t, a);   
  178. //        t.insert(t, b);   
  179. //        t.insert(t, c);   
  180. //        t.insert(t, d);   
  181. //        t.insert(t, e);   
  182. //        t.insert(t, f);   
  183.          System.out.println(t.root.color);  
  184.          System.out.println(x[10].color);  
  185.   
  186.     }  
  187.   
  188. }  
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