红黑树(AVL树的优化)上

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红黑树略胜AVL树

AVL树是一颗高度平衡搜索二叉树: 要求左右高度差不超过1(严格平衡)

有的大佬认为AVL树太过严格,对平衡的要求越严格,会带来更多的旋转(旋转也还是会有一定的消耗!!)

红黑树的出发点:最长路径不超过最短路径的2倍(近似平衡)

相对而言,插入同样的数据,AVL树旋转更多,红黑树旋转更少(这是优势)

红黑树的劣势:

红黑树(AVL树的优化)上,数据结构高阶,数据结构

 我们在进行查找的时候,我们AVL树最多查找20次左右

红黑树最多查找40次左右

虽然红黑树查找的次数比AVL树多,但是红黑树在插入过程中的旋转更少,更占优势

红黑树的概念

红黑树,是一种搜索二叉树,单在每个节点上增加一个存储位表示节点的颜色,可以是Red或Block,通过对任何一条从根到路径上各个节点着色方式的限制,红黑树确保没有一条路径会比其它路径长出两倍,因而是接近平衡的

红黑树(AVL树的优化)上,数据结构高阶,数据结构

1.每一个节点不是红色就是黑色

2.根节点是黑色的

3.如果一个节点是红的,那么它的两个孩子节点是黑色的

解读  :   树中没有连续的红色节点

4.对于每个节点,从该节点到其所有后代叶节点的简单路径上,均包含有相同的数目的黑色节点

解读  : 每条路径的黑色节点数量相等

红黑树(AVL树的优化)上,数据结构高阶,数据结构

 5.每个叶子节点都是黑色的(此处的叶子节点指的是空节点NIL节点)

为什么这里指的是空节点呢??

红黑树(AVL树的优化)上,数据结构高阶,数据结构

 为什么满足上面性质,红黑树就能保证 : 其最长路径中节点个数不会超过最短路径节点个数的两倍??

因为每条路径上都有相同数量的黑节点  所以:

这颗树最短路径  :  一定是全黑

           最长路径  :  一定是一黑一红

这样最短路径一定不超过最长路径的二倍

红黑实现代码

我们在新插入的节点是应该选择红色还是黑色呢??

红黑树(AVL树的优化)上,数据结构高阶,数据结构

 我们来看看插入红色,会是什么样??

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发现如果插入黑色一定挨打,如果插入红色有可能不用挨打,拍拍屁股就走人了,就算是挨打,也不用太大费周章的解决

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红黑树(AVL树的优化)上,数据结构高阶,数据结构

 叔叔也是红的,那我把叔叔也变黑,祖父变红

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 如果这时候  25就是这颗树的根,就结束了,没必要在往后走了(再像办法把25变为黑的)

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红黑树(AVL树的优化)上,数据结构高阶,数据结构

 红黑树(AVL树的优化)上,数据结构高阶,数据结构

 这时候我们发现还有一个小问题,grandfather变成红了,但是grandfather这时候是根,根不能是红的,我们还得把grandfather变成黑,即可

我们上面的过程,红黑树的插入问题可能光变色就够了,插入节点之后最短并没有超过最长的2倍,也不需要旋转,降长度

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一下这种情况就需要旋转加变色了

红黑树(AVL树的优化)上,数据结构高阶,数据结构

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情况一 : cur为红,p为红,g为黑,u存在且为红

红黑树(AVL树的优化)上,数据结构高阶,数据结构

 具像图一:

红黑树(AVL树的优化)上,数据结构高阶,数据结构

 具像图二:
红黑树(AVL树的优化)上,数据结构高阶,数据结构

 总共有  4*4*4*4(在ab的任意位置插入,有4种情况) =256 种组合

这些情况是无穷无尽的!!!

有可能 a b下面还有一个黑节点,那么cde的子树就是有两个黑节点的子树了,情况是无穷无尽的了

红黑树(AVL树的优化)上,数据结构高阶,数据结构

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情况二  :   还有的情况是光变色解决不了的!!!!

cur为红,p为红 , g为黑,u不存在  /   u存在且为黑

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情况三:就是情况二再变形

双旋 + 变色

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 情况一变过来之后,我们看叔叔的情况!!!

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