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package RBTree
import (
"bytes"
"fmt"
"github.com/donng/Play-with-Data-Structures/utils"
)
const RED = true
const BLACK = false
type Node struct {
key, value interface{}
left, right *Node
color bool
}
type RBTree struct {
root *Node
size int
}
func New() *RBTree {
return &RBTree{}
}
// 生成node节点,默认为红色
func generateNode(key interface{}, value interface{}) *Node {
return &Node{key: key, value: value, color: RED}
}
// 返回以node为根节点的二分搜索树中,key所在的节点
func (rt *RBTree) getNode(n *Node, key interface{}) *Node {
// 未找到等于 key 的节点
if n == nil {
return nil
}
if utils.Compare(key, n.key) == 0 {
return n
} else if utils.Compare(key, n.key) < 0 {
return rt.getNode(n.left, key)
} else {
return rt.getNode(n.right, key)
}
}
// 判断节点node的颜色
func isRed(n *Node) bool {
if n == nil {
return BLACK
}
return n.color
}
// node x
// / \ 左旋转 / \
// T1 x ---------> node T3
// / \ / \
// T2 T3 T1 T2
func leftRotate(n *Node) *Node {
x := n.right
// 左旋转
n.right = x.left
x.left = n
x.color = n.color
n.color = RED
return x
}
// node x
// / \ 右旋转 / \
// x T2 -------> y node
// / \ / \
// y T1 T1 T2
func rightRotate(n *Node) *Node {
x := n.left
// 右旋转
n.left = x.right
x.right = n
x.color = n.color
n.color = RED
return x
}
// 颜色翻转
func (node *Node) flipColors() {
node.color = RED
node.left.color = BLACK
node.right.color = BLACK
}
// 向红黑树中添加新的元素(key, value)
func (rt *RBTree) Add(key interface{}, val interface{}) {
rt.root = rt.add(rt.root, key, val)
rt.root.color = BLACK // 最终根节点为黑色节点
}
// 向以node为根的红黑树中插入元素(key, value),递归算法
// 返回插入新节点后红黑树的根
func (rt *RBTree) add(n *Node, key interface{}, val interface{}) *Node {
if n == nil {
rt.size++
return generateNode(key, val)
}
if utils.Compare(key, n.key) < 0 {
n.left = rt.add(n.left, key, val)
} else if utils.Compare(key, n.key) > 0 {
n.right = rt.add(n.right, key, val)
} else {
n.value = val
}
if isRed(n.right) && !isRed(n.left) {
n = leftRotate(n)
}
if isRed(n.left) && isRed(n.left.left) {
n = rightRotate(n)
}
if isRed(n.left) && isRed(n.right) {
n.flipColors()
}
return n
}
// 从二分搜索树中删除键为key的节点
func (rt *RBTree) Remove(key interface{}) interface{} {
n := rt.getNode(rt.root, key)
if n != nil {
rt.root = rt.remove(rt.root, key)
return n.value
}
return nil
}
func (rt *RBTree) remove(n *Node, key interface{}) *Node {
if n == nil {
return nil
}
if utils.Compare(key, n.key) < 0 {
n.left = rt.remove(n.left, key)
return n
} else if utils.Compare(key, n.key) > 0 {
n.right = rt.remove(n.right, key)
return n
} else {
// 待删除节点左子树为空的情况
if n.left == nil {
rightNode := n.right
n.right = nil
rt.size--
return rightNode
}
// 待删除节点右子树为空的情况
if n.right == nil {
leftNode := n.left
n.left = nil
rt.size--
return leftNode
}
// 待删除节点左右子树均不为空的情况
// 找到比待删除节点大的最小节点, 即待删除节点右子树的最小节点
// 用这个节点顶替待删除节点的位置
successor := rt.minimum(n.right)
successor.right = rt.removeMin(n.right)
successor.left = n.left
n.left, n.right = nil, nil
return successor
}
}
// 返回以node为根的二分搜索树的最小值所在的节点
func (rt *RBTree) minimum(n *Node) *Node {
if n.left == nil {
return n
}
return rt.minimum(n.left)
}
// 删除掉以node为根的二分搜索树中的最小节点
// 返回删除节点后新的二分搜索树的根
func (rt *RBTree) removeMin(n *Node) *Node {
if n.left == nil {
rightNode := n.right
n.right = nil
rt.size--
return rightNode
}
n.left = rt.removeMin(n.left)
return n
}
func (rt *RBTree) Contains(key interface{}) bool {
return rt.getNode(rt.root, key) != nil
}
func (rt *RBTree) Get(key interface{}) interface{} {
n := rt.getNode(rt.root, key)
if n == nil {
return nil
} else {
return n.value
}
}
func (rt *RBTree) Set(key interface{}, val interface{}) {
n := rt.getNode(rt.root, key)
if n == nil {
panic(fmt.Sprintf("%v, doesn't exist", key))
}
n.value = val
}
func (rt *RBTree) GetSize() int {
return rt.size
}
func (rt *RBTree) IsEmpty() bool {
return rt.size == 0
}
// 获得红黑树所有的 key
func (rt *RBTree) KeySet() []interface{} {
var keySet []interface{}
return recursive(rt.root, keySet)
}
func recursive(node *Node, set []interface{}) []interface{} {
if node == nil {
return nil
}
recursive(node.left, set)
recursive(node.right, set)
return append(set, node.key)
}
func (rt *RBTree) String() string {
var buffer bytes.Buffer
generateBSTSting(rt.root, 0, &buffer)
return buffer.String()
}
// 生成以node为根节点,深度为depth的描述二叉树的字符串
func generateBSTSting(node *Node, depth int, buffer *bytes.Buffer) {
if node == nil {
buffer.WriteString(generateDepthString(depth) + "nil\n")
return
}
buffer.WriteString(generateDepthString(depth) + fmt.Sprintf("%s", node.value) + "\n")
generateBSTSting(node.left, depth+1, buffer)
generateBSTSting(node.right, depth+1, buffer)
}
func generateDepthString(depth int) string {
var buffer bytes.Buffer
for i := 0; i < depth; i++ {
buffer.WriteString("--")
}
return buffer.String()
}