红黑树

 可以理解成是一种特殊的二叉树

/*
* coding-utf8 
* title: rb tree
* auth: zwang
* date:2019-07-23
 */

#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <assert.h>

#define RED     1
#define BLACK     2

typedef int KEY_VALUE;

typedef struct _rbtree_node {
    unsigned char color;
    struct _rbtree_node* right;
    struct _rbtree_node* left;
    struct _rbtree_node* parent;

    KEY_VALUE key;
    void* value;
} rbtree_node;

typedef struct _rbtree{
    rbtree_node* root;
    rbtree_node* nil;
}rbtree;

rbtree_node* rbtree_mini(rbtree* T, rbtree_node* x)
{
    while(x->left != T->nil)
    {
        x = x->left;
    }

    return x;
}

rbtree_node* rbtree_maxi(rbtree* T, rbtree_node* x)
{
    while(x->right != T->nil){
        x = x->right;
    }

    return x;
}

rbtree_node* rbtree_successor(rbtree* T, rbtree_node* x)
{
    rbtree_node* y = x->parent;
    if(x->right !=  T->nil)
    {
        return rbtree_mini(T, x->right);
    }

    while((y != T->nil) && (x == y->right))
    {
        x = y;
        y = y->parent;
    }

    return y;
}

void rbtree_left_rotate(rbtree* T, rbtree_node* x){
    rbtree_node* y = x->right;

    x->right = y->left;
    if(y->left != T->nil){
        y->left->parent = x;
    }

    y->parent = x->parent;
    if(x->parent == T->nil){
        T->root = y;
    }else if(x == x->parent->left){
        x->parent->left = y;
    }else{
        x->parent->right = y;
    }

    y->left = x;
    x->parent = y;
}

void rbtree_right_rotate(rbtree* T, rbtree_node* y){
    rbtree_node* x = y->left;

    y->left = x->right;
    if(x->right != T->nil){
        x->right->parent = y;
    }

    x->parent = y->parent;
    if(y->parent == T->nil){
        T->root = x;
    }else if(y == y->parent->right){
        y->parent->right = x;
    }else{
        y->parent->left = x;
    }

    x->right = y;
    y->parent = x;
}

void rbtree_insert_fixup(rbtree* T, rbtree_node* z){
    while(z->parent->color == RED){
        if(z->parent == z->parent->parent->left){
            rbtree_node* y = z->parent->parent->right;
            if(y->color == RED){
                z->parent->color = BLACK;
                y->color = BLACK;
                z ->parent->parent->color = RED;
                z = z->parent->parent;
            }else{
                if(z == z->parent->right){
                    z = z->parent;
                    rbtree_left_rotate(T, z);
                }

                z->parent->color = BLACK;
                z->parent->parent->color = RED;
                rbtree_right_rotate(T, z->parent->parent);
            }
        }else{
            rbtree_node* y = z->parent->parent->left;
            if(y->color == RED){
                z->parent->color = BLACK;
                y->color = BLACK;
                z->parent->parent->color =  RED;
                z = z->parent->parent;
            }else{
                if(z == z->parent->left){
                    z = z->parent;
                    rbtree_right_rotate(T, z);
                }

                z->parent->color = BLACK;
                z->parent->parent->color = RED;
                rbtree_left_rotate(T, z->parent->parent);
            }
        }
    }

    T->root->color = BLACK;
}

void rbtree_insert(rbtree* T, rbtree_node* z){
    rbtree_node* y = T->nil;
    rbtree_node* x = T->root;

    while(x != T->nil){
        y = x;
        if(z->key < x->key){
            x = x->left;
        }else if(z->key > x->key) {
            x = x->right;
        }else{
            return ;
        }
    }

    z->parent =  y;
    if(y == T->nil){
        T->root = z;
    }else if(z->key < y->key ){
        y->left = z;
    }else {
        y->right = z;
    }

    z->left = T->nil;
    z->right = T->nil;
    z->color = RED;

    rbtree_insert_fixup(T, z);
}

void rbtree_delete_fixup(rbtree *T, rbtree_node *x) {

    while((x != T->root) && (x->color == BLACK)) {
        if(x == x->parent->left){
            rbtree_node* w = x->parent->right;
            if(w->color == RED){
                w->color = BLACK;
                x->parent->color = RED;

                rbtree_left_rotate(T, x->parent);
                w = x->parent->right;
            }

            if((w->left->color == BLACK) && (w->right->color == BLACK)){
                w->color = RED;
                x = x->parent;
            }else {
                if(w->right->color == BLACK){
                    w->left->color = BLACK;
                    w->color = RED;
                    rbtree_right_rotate(T, w);
                    w = x->parent->right;
                }

                w->color = x->parent->color;
                x->parent->color = BLACK;
                w->right->color = BLACK;
                rbtree_left_rotate(T, x->parent);
                x = T->root;
            }
        } else{
            rbtree_node* w = x->parent->left;
            if(w->color == RED){
                w->color = BLACK;
                x->parent->color = RED;
                rbtree_right_rotate(T, x->parent);
                w = x->parent->left;
            }

            if((w->left->color == BLACK) &&(w->right->color == BLACK)){
                w->color = RED;
                x = x->parent;
            } else {
                if(w->left->color == BLACK){
                    w->right->color = BLACK;
                    w->color = RED;
                    rbtree_left_rotate(T, w);
                    w = x->parent->left;
                }

                w->color = x->parent->color;
                x->parent->color = BLACK;
                w->left->color = BLACK;
                rbtree_right_rotate(T, x->parent);
                x = T->root;
            }

        }
    }    

    x->color = BLACK;

}

rbtree_node* rbtree_delete(rbtree* T, rbtree_node* z){
    rbtree_node* y = T->nil;
    rbtree_node* x = T->nil;

    if((z->left == T->nil) || (z->right == T->nil)){
        y = z;
    }    else {
        y = rbtree_successor(T, z);
    }

    if(y->left != T->nil){
        x = y->left;
    }else if(y->right != T->nil){
        x = y->right;
    }

    x->parent = y->parent;
    if(y->parent == T->nil){
        T->root = x;
    }else if(y == y->parent->left){
        y->parent->left = x;
    }else {
        y->parent->right = x;
    }

    if(y != z){
        z->key = y->key;
        z->value = y->value;
    }

    if(y->color == BLACK)
    {
        rbtree_delete_fixup(T,x);
    }

    return y;
}

rbtree_node* rbtree_search(rbtree* T, KEY_VALUE key){
    rbtree_node* node = T->root;
    while(node != T->nil)
    {
        if(key < node->key){
            node = node->left;
        } else if(key > node->key) {
            node = node->right;
        }else {
            return node;
        }
    }

    return T->nil;
}

void rbtree_traversal(rbtree* T, rbtree_node* node){
    if(node != T->nil)
    {
        rbtree_traversal(T, node->left);
        printf("key: %d  , color: %4d\n", node->key ,node->color);
        rbtree_traversal(T, node->right);
    }
}

int  main(int argc, char const *argv[])
{
    
    int keyArray[20] = {24,25,13,35,23, 26,67,47,38,98, 20,19,17,49,12, 21,9,18,14,15};
    rbtree* T = (rbtree*)malloc(sizeof(rbtree));
    if(T == NULL){
        printf("malloc failed\n");
        return -1;
    }

    T->nil = (rbtree_node*)malloc(sizeof(rbtree_node));
    T->nil->color = BLACK;
    T->root = T->nil;

    rbtree_node* node = T->nil;
    int i = 0;
    for(i=0; i< 20; i++){
        node = (rbtree_node*)malloc(sizeof(rbtree_node));
        node->key = keyArray[i];
        node->value = NULL;
        rbtree_insert(T, node);
    }

    rbtree_traversal(T, T->root);
    printf("-----------------------\n");

    for(i=0; i<20; i++){
        rbtree_node* node = rbtree_search(T, keyArray[i]);
        rbtree_node* cur = rbtree_delete(T, node);
         free(cur);

        rbtree_traversal(T, T->root);
        printf("-----------------------\n");    
    }

    return 0;
}

    

标签：node,right,parent,color,rbtree,红黑树,left
来源： https://blog.csdn.net/u013388603/article/details/97012669