红黑树RBTree学习笔记

什么是红黑树RBTree:

概念:红黑树是一种特殊的平衡二叉树,它具有自平衡的能力;能够保证在最坏的情况下,基本的动态操作时间在O(logh),其中h代表红黑树的高度;
红黑树其实是在平衡二叉树的每个结点上,增加一个存储单元,用来标明颜色;

平衡二叉树满足下面条件 -------> 红黑树:

1. 每个结点不是黑的,就是红的;
2. 根节点一定是黑的;
3. 叶节点NULL都是黑的;
4. 红色结点的两个子节点均是黑的;
5. 对每个结点,从该结点开始,到叶节点的所有路径上,黑色结点的数目相等;

引理:若红黑树的内节点个数为 n,那么其高度最多为2lg(n+1);*

红黑树在插入和删除时间复杂度为O(lgh),但是插入和删除过程中有时会破坏其平衡特性,一般是通过左旋、右旋(改变指针指向)和变色来重新达到平衡状态的;

左旋、右旋:
二叉平衡树的左旋右旋操作

红黑树的删除操作:

首先红黑树是二叉排序树,按排序树的方式删除一个结点,有三种情况:

  1. 如果待删除的结点是叶子结点,则直接删除即可。
  2. 如果待删除的结点只有一个孩子,则将父结点的指针指向它的孩子。
  3. 如果待删除的结点有两个孩子,则可以找它的后继,将值覆盖过来,之后情况转变成删除前驱或者后继结点,情况变回1和2。
    二叉树结点的前驱和后继为该二叉树中序遍历后,当前结点的前一个结点和后一个结点;
    再根据红黑树的性质,通过左旋、右旋和变色来让红黑树重新达到平衡;
    看了很多文章,这篇给的图示讲的比较清楚,附上链接点击此处

红黑树的插入操作:

情形1:被插入结点z(插入后涂成红色)的叔叔y是红色;
可以通过改变颜色来使得红黑树达到平衡;
在这里插入图片描述

情形2:被插入结点z的叔叔y是黑色,且被插入结点z是左孩子;
情形3:被插入结点z的叔叔y是黑色,且被插入结点z是右孩子;
case2可以通过左旋来变成case3,然后再通过右旋+变色,来重新达到平衡;
在这里插入图片描述

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