x01.BSheepTree: 树
数据结构,无外乎三:
1. 一对一,线性表,数组是也;
2. 一对多,树,菜单是也;
3. 多对多,图,网络是也。
涉及到树,有一个平衡的问题,左旋转,右旋转,转得人晕晕乎乎。好在陈广的《数据结构C#描述》讲解非常详尽,值得一读。对照该书的例子,采用反编译的手段,写了个小程序,主要的目的是为了学习方便,也便于自己查找复习,无他。源代码可到置顶随笔 x01.Download => book => 2016 中下载:x01.BSheepTree.zip;其运行效果图如下:
略作修改,便成为红黑树,解释参看:红黑树 其运行效果图如下:
关键代码如下:
/**
* RedBlackTree.cs (c) 2015 by x01
*/
using System;
using System.Diagnostics;
using System.Text; namespace x01.BSheepTree
{
/// <summary>
/// Description of RedBlackTree.
/// </summary>
public class RedBlackTree : IBinaryTree
{
public static readonly bool Red = true;
public static readonly bool Black = false; public class RNode : INode
{
public int Key { get; set; }
public int Value { get; set; }
public RNode Parent { get; set; }
public RNode Left { get; set; }
public RNode Right { get; set; }
public RNode Sibling
{
get {
RNode sibling = null;
if (Parent != null && this == Parent.Left)
sibling = Parent.Right;
else if (Parent != null && this == Parent.Right)
sibling = Parent.Left;
return sibling;
}
}
public RNode GrandParent
{
get {
if (Parent != null)
return Parent.Parent;
return null;
}
}
public RNode Uncle
{
get {
RNode uncle = null;
if (GrandParent != null) {
if (Parent == GrandParent.Left)
uncle = GrandParent.Right;
else if (Parent == GrandParent.Right)
uncle = GrandParent.Left;
}
return uncle;
}
}
public bool Color { get; set; } public RNode(int key, int value)
{
this.Key = key;
this.Value = value;
Color = Red;
Parent = Left = Right = null;
} public RNode LeftMost
{
get {
var node = this;
while (node != null && node.Left != null ) {
node = node.Left;
}
return node;
}
} public int Data {
get {
return (int)Value;
}
} INode INode.Left {
get {
return (INode)Left;
}
} INode INode.Right {
get {
return (INode)Right;
}
}
} RNode root = null; public void Insert(int key, int value)
{
root = Insert(root, key, value);
root.Color = Black;
//SetParent();
}
RNode Insert(RNode node, int key, int value)
{
if (node == null)
return new RNode(key, value);
int cmp = key.CompareTo(node.Key);
if (cmp < )
node.Left = Insert(node.Left, key, value);
else if (cmp > )
node.Right = Insert(node.Right, key, value);
else
node.Value = value; node = Balance(node); return node;
} RNode Balance(RNode node)
{
if (node != null) {
if (IsRed(node.Right) && !IsRed(node.Left)) node = RotateLeft(node);
if (IsRed(node.Left) && IsRed(node.Left.Left)) node = RotateRight(node);
if (IsRed(node.Left) && IsRed(node.Right)) FlipColor(node);
}
return node;
} void SetParent()
{
SetParent(root);
}
void SetParent(RNode node)
{
if (node != null) {
if (node.Left != null) {
node.Left.Parent = node;
SetParent(node.Left);
}
if (node.Right != null) {
node.Right.Parent = node;
SetParent(node.Right);
}
}
} void Replace(RNode oldNode, RNode newNode)
{
if (oldNode == null || newNode == null)
throw new Exception(); oldNode.Key = newNode.Key;
oldNode.Value = newNode.Value;
} public RNode GetNode(int key)
{
return GetNode(root, key);
}
RNode GetNode(RNode node, int key)
{
while (node != null) {
int cmp = key.CompareTo(node.Key);
if (cmp < ) node = node.Left;
else if (cmp > ) node = node.Right;
else return node;
}
return null;
} public bool IsEmpty { get { return root == null; } } public void DeleteMin()
{
if (IsEmpty) return;
if (!IsRed(root.Left) && !IsRed(root.Right))
root.Color = Red;
root = DeleteMin(root);
if (!IsEmpty) root.Color = Black;
} RNode DeleteMin(RNode node)
{
if (node != null && node.Left == null)
return null; if (!IsRed(node.Left) && !IsRed(node.Left.Left))
node = MoveRedLeft(node); node.Left = DeleteMin(node.Left); return Balance(node);
} RNode MoveRedLeft(RNode node)
{
FlipColor(node);
if (IsRed(node.Right.Left)) {
node.Right = RotateRight(node.Right);
node = RotateLeft(node);
FlipColor(node);
}
return node;
} RNode MoveRedRight(RNode node)
{
FlipColor(node);
if (IsRed(node.Left.Left)) {
node = RotateRight(node);
FlipColor(node);
}
return node;
} public void DeleteMax()
{
if (IsEmpty) throw new Exception();
if (!IsRed(root.Left) && !IsRed(root.Right))
root.Color = Red;
root = DeleteMax(root);
if (!IsEmpty) root.Color = Black;
} RNode DeleteMax(RNode node)
{
if (IsRed(node.Left))
node = RotateRight(node);
if (node.Right == null)
return null;
if (!IsRed(node.Right) && !IsRed(node.Right.Left))
node = MoveRedRight(node);
node.Right = DeleteMax(node.Right);
return Balance(node);
} public void Delete(int key)
{
var node = GetNode(key);
if (node == null) return; if (!IsRed(node.Left) && !IsRed(node.Right))
root.Color = Red; root = Delete(root, key);
if (!IsEmpty) root.Color = Black;
} RNode Delete(RNode node, int key)
{
if (key.CompareTo(node.Key) < ) {
if (!IsRed(node.Left) && !IsRed(node.Left.Left))
node = MoveRedLeft(node);
node.Left = Delete(node.Left, key);
} else {
if (IsRed(node.Left))
node = RotateRight(node);
if (key.CompareTo(node.Key) == && node.Right == null)
return null;
if (!IsRed(node.Right) && !IsRed(node.Right.Left))
node = MoveRedRight(node);
if (key.CompareTo(node.Key) == ) {
var x = Min(node.Right);
node.Key = x.Key;
node.Value = x.Value;
node.Right = DeleteMin(node.Right);
} else {
node.Right = Delete(node.Right, key);
}
}
return Balance(node);
} RNode Min(RedBlackTree.RNode node)
{
if (node.Left == null) return node;
else return Min(node.Left);
} void FlipColor(RNode node)
{
node.Color = !node.Color;
node.Left.Color = !node.Left.Color;
node.Right.Color = !node.Right.Color;
} RNode RotateRight(RNode node)
{
RNode left = node.Left;
node.Left = left.Right;
left.Right = node;
left.Color = node.Color;
node.Color = Red;
return left;
} RNode RotateLeft(RNode node)
{
RNode right = node.Right;
node.Right = right.Left;
right.Left = node;
right.Color = node.Color;
node.Color = Red;
return right;
} bool IsRed(RNode node)
{
return node != null && node.Color == Red;
} public int Count
{
get { return _Count(root); }
}
int _Count(RNode node)
{
if (node != null)
return _Count(node.Left) + _Count(node.Right) + ;
return ;
} #region Test void Print()
{
Print(root);
}
void Print(RNode node)
{
if (node != null) {
string clr = node.Color ? "R" : "B";
Console.Write("{0}{1} => ", node.Key, clr);
Print(node.Left);
Print(node.Right);
}
}
internal static void Test()
{
var tree = new RedBlackTree();
for (int i = ; i < ; i++) {
tree.Insert(i,i);
}
tree.Delete();
tree.Print();
Console.WriteLine();
} public INode Head {
get {
return (INode)root;
}
}
public bool Add(int data)
{
Insert((int)data, (int)data);
return true;
}
public bool Remove(int data)
{
Delete((int)data);
return true;
} #endregion
}
}
RedBlackTree.cs
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