【Java】红黑树的删除操作概述和代码实现

删除操作概述：
红黑树的删除操作相比于它的插入操作还是比较复杂的，一共涉及到了四种调整的情况，其核心就是因为删除了节点（黑），要保持每条路径上的黑色节点个数相等。
当删除节点为红色时，不用做任何调整；当删除节点时黑色，但它的孩子为红色时，直接把它的孩子变成黑色补上去。
删除情况调整（看兄弟）：
1、删除的时黑色节点，它的孩子也是黑色（或null），它的兄弟节点也是黑色：把兄弟节点变成黑色，指针指向父节点，向上回溯，如果父节点为红色，直接将他变成黑色；
2、删的是黑色节点，该节点的孩子皆为黑色，兄弟也为黑色，但兄弟的右孩子未红色：兄弟的颜色和父节点的颜色交换后，将兄弟红孩的颜色变黑然后以父节点做左旋操作；
3、删的是黑色节点，该节点的孩子皆为黑色，兄弟也为黑色，但兄弟的左孩子为红色：将兄弟的红孩颜色于兄弟的颜色交换，然后以兄弟做右旋操作，然后再如同情况2的方式处理；
4、删除节点时黑色，兄弟是红色：将兄弟和父节点的颜色交换，然后以父节点做左旋操作；

代码实现：
删除操作

private void remove(T data) {
    if (this.root == null)
        return;
    RBNode<T> cur = this.root;
    while (cur != null) {
        if (cur.getData().compareTo(data) > 0) {
            cur = cur.getLeft();
        } else if (cur.getData().compareTo(data) < 0) {
            cur = cur.getRight();
        } else {
            break;
        }
    }
    if (cur == null) {
        return;
    }
    if (cur.getLeft() != null && cur.getRight() != null) {
        RBNode<T> old = cur;
        cur = cur.getLeft();
        while (cur.getRight() != null) {
            cur = cur.getRight();
        }
        old.setData(cur.getData());
    }
    // 删除cur指向的节点
    RBNode<T> child = cur.getLeft();
    if (child == null) {
        child = cur.getRight();
    }
    if (child != null) {
        child.setParent(cur.getParent());
        if (cur.getParent() == null) {
            this.root = child;
        } else {
            if (cur.getParent().getLeft() == cur) {
                cur.getParent().setLeft(child);
            } else {
                cur.getParent().setRight(child);
            }
        }


        if (color(cur) == Color.BLACK) {
            fixAfterRemove(child);
        } else

        {
            if (cur.getParent() == null) {
                this.root = null;
            } else {
                if (color(cur) == Color.BLACK) {
                    fixAfterRemove(cur);
                }

                if (cur.getParent().getLeft() == cur) {
                    cur.getParent().setLeft(null);
                } else {
                    cur.getParent().setRight(null);
                }
            }
        }
    }
}

删除调整：

private void fixAfterRemove(RBNode<T> node) {
    while(color(node) == Color.BLACK){//当删除的节点为黑色时  为红色时直接删除 没有影响
        if(node == left(parent(node)))   { // 左子树删除黑色节点
            RBNode<T> brother = right(parent(node));//当前节点在左，那他的兄弟则在右
            if(color(brother) == Color.RED){ // 情况4 兄弟时红色 兄弟的孩子时黑色
                setColor(brother, Color.BLACK);//交换父兄颜色
                setColor(parent(node), Color.RED);
                leftRotate(parent(node));//以父亲为根节点左旋
                brother = right(parent(node));//更新兄弟节点的指针
            }
            if(color(left(brother)) == Color.BLACK // 情况1 兄弟的两个孩子是黑色  兄弟黑色
                    && color(right(brother)) == Color.BLACK){
                setColor(brother, Color.RED);//把兄弟弄成红色  继续向上回溯
                node = parent(node);//当前指针更新到父亲
            } else {
                // 情况3的前半段
                if(color(right(brother)) != Color.RED){
                    setColor(brother, Color.RED);
                    setColor(left(brother), Color.BLACK);
                    rightRotate(brother);
                    brother = right(parent(node));
                }

                // 统一处理情况2
                setColor(brother, color(parent(node)));//父兄颜色交换
                setColor(parent(node), Color.BLACK);
                setColor(right(brother), Color.BLACK);
                leftRotate(parent(node));
                break;
            }
        } else {
            // 右子树删除黑色节点
            RBNode<T> brother = left(parent(node));
            if(color(brother) == Color.RED){ // 情况4
                setColor(brother, Color.BLACK);
                setColor(parent(node), Color.RED);
                rightRotate(parent(node));
                brother = left(parent(node));
            }

            if(color(left(brother)) == Color.BLACK // 情况1
                    && color(right(brother)) == Color.BLACK){
                setColor(brother, Color.RED);
                node = parent(node);
            } else {
                // 情况3的前半段
                if(color(left(brother)) != Color.RED){
                    setColor(brother, Color.RED);
                    setColor(right(brother), Color.BLACK);
                    leftRotate(brother);
                    brother = left(parent(node));
                }

                // 统一处理情况2
                setColor(brother, color(parent(node)));
                setColor(parent(node), Color.BLACK);
                setColor(left(brother), Color.BLACK);
                rightRotate(parent(node));
                break;
            }
        }
        if(node == right(parent(node))){ // 右子树删除黑色节点
            RBNode<T> brother =left(parent(node));
            if(color(brother) == Color.RED){ // 情况4 兄弟时红色 兄弟的孩子时黑色
                setColor(brother, Color.BLACK);//交换父兄颜色
                setColor(parent(node), Color.RED);
                rightRotate(parent(node));//以父亲为根节点左旋
                brother = left(parent(node));//更新兄弟节点的指针
            }
            if(color(left(brother)) == Color.BLACK // 情况1 兄弟的两个孩子是黑色  兄弟黑色
                    && color(right(brother)) == Color.BLACK){
                setColor(brother, Color.RED);//把兄弟弄成红色  继续向上回溯
                node = parent(node);//当前指针更新到父亲
            } else {
                // 情况3的前半段
                if(color(left(brother)) != Color.RED){
                    setColor(brother, Color.RED);
                    setColor(left(brother), Color.BLACK);
                   leftRotate(brother);
                    brother =left(parent(node));
                }

                // 统一处理情况2
                setColor(brother, color(parent(node)));//父兄颜色交换
                setColor(parent(node), Color.BLACK);
                setColor(left(brother), Color.BLACK);
                rightRotate(parent(node));
                break;
            }
        } else {
            // 右子树删除黑色节点
            RBNode<T> brother = right(parent(node));
            if(color(brother) == Color.RED){ // 情况4
                setColor(brother, Color.BLACK);
                setColor(parent(node), Color.RED);
               leftRotate(parent(node));
                brother = right(parent(node));
            }

            if(color(left(brother)) == Color.BLACK // 情况1
                    && color(right(brother)) == Color.BLACK){
                setColor(brother, Color.RED);
                node = parent(node);
            } else {
                // 情况3的前半段
                if(color(right(brother)) != Color.RED){
                    setColor(brother, Color.RED);
                    setColor(right(brother), Color.BLACK);
                    rightRotate(brother);
                    brother = right(parent(node));
                }

                // 统一处理情况2
                setColor(brother, color(parent(node)));
                setColor(parent(node), Color.BLACK);
                setColor(right(brother), Color.BLACK);
                leftRotate(parent(node));
                break;
            }
        }
    }
    // 在当前这一路遇见红色节点，直接补一个黑色节点
    setColor(node, Color.BLACK);
}

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来源： https://blog.csdn.net/weixin_44836685/article/details/95920513