红黑树
# 红黑树
## 性质
1. 颜色:所有节点非黑即红,根节点是黑色,红色节点的父节点是黑色,每个叶结点(叶结点即指树尾端NIL指针或NULL结点)都是黑的
2. 平衡树:左边节点<根节点<右边节点,没有节点相同的点
3. 树深度:每个节点到叶子节点的黑色节点数相同
## 证明树的高度O(lgn)
1. 归纳法证明(略)
2. 首先将所有红色的节点向上收到黑色的父节点,得到一棵高度为黑色节点高度的(bh)的树(由性质3可以得出),经过收敛得到一棵2-3-4树,即每个节点所含有的原有的节点数为2/3/4,则原有n+1个叶子节点,则 2^bh<=n+1<=4^bh bn<=lg(n+1)<=2bh,则bh<=log(n+1),即输的黑色高度不超过log(n+1),而原树的节点为红黑相间,且一条根节点到叶子节点上,红色节点数不超过一半(颜色性质),则h<=2bh<=2log(n+1),得证
## 旋转

## 红黑树更新(插入/删除)
插入新节点时,默认上色为红色,当颜色不合适时,重新上色或者旋转
1. 不需要作调整(插入的红节点刚好在黑色节点下)(color[p[new]]=black)
2. 插入的红色节点父节点是红色color[p[new]]=red,假设插入节点的父亲是祖父节点的左孩子(右孩子相反)即 p[new]=lchild[p[p[new]]]
* case1. 叔节点是红色 color[rchild[p[p[new]]]]=red
解决方案:重新上色,color[p[new]]=black,color[rchild[p[p[new]]]]=black,color[p[p[new]]=red
* case2. 叔节点是黑色 color[rchild[p[p[new]]]]=black 插入节点是左孩子,对祖父节点作右旋,并将祖父节点上色为红色,父节点上色为黑色
* case3. 叔节点是黑色 color[rchild[p[p[new]]]]=black插入节点是右孩子,对父点作左旋,转换成case2
## 性质
1. 颜色:所有节点非黑即红,根节点是黑色,红色节点的父节点是黑色,每个叶结点(叶结点即指树尾端NIL指针或NULL结点)都是黑的
2. 平衡树:左边节点<根节点<右边节点,没有节点相同的点
3. 树深度:每个节点到叶子节点的黑色节点数相同
## 证明树的高度O(lgn)
1. 归纳法证明(略)
2. 首先将所有红色的节点向上收到黑色的父节点,得到一棵高度为黑色节点高度的(bh)的树(由性质3可以得出),经过收敛得到一棵2-3-4树,即每个节点所含有的原有的节点数为2/3/4,则原有n+1个叶子节点,则 2^bh<=n+1<=4^bh bn<=lg(n+1)<=2bh,则bh<=log(n+1),即输的黑色高度不超过log(n+1),而原树的节点为红黑相间,且一条根节点到叶子节点上,红色节点数不超过一半(颜色性质),则h<=2bh<=2log(n+1),得证
## 旋转
当数据更新时,红黑树不满足基本性质时,需要做旋转操作:
## 红黑树更新(插入/删除)
插入新节点时,默认上色为红色,当颜色不合适时,重新上色或者旋转
1. 不需要作调整(插入的红节点刚好在黑色节点下)(color[p[new]]=black)
2. 插入的红色节点父节点是红色color[p[new]]=red,假设插入节点的父亲是祖父节点的左孩子(右孩子相反)即 p[new]=lchild[p[p[new]]]
* case1. 叔节点是红色 color[rchild[p[p[new]]]]=red
解决方案:重新上色,color[p[new]]=black,color[rchild[p[p[new]]]]=black,color[p[p[new]]=red
* case2. 叔节点是黑色 color[rchild[p[p[new]]]]=black 插入节点是左孩子,对祖父节点作右旋,并将祖父节点上色为红色,父节点上色为黑色
* case3. 叔节点是黑色 color[rchild[p[p[new]]]]=black插入节点是右孩子,对父点作左旋,转换成case2
图示说明: