美文网首页
数据结构 - 红黑树

数据结构 - 红黑树

作者: 小菜_charry | 来源:发表于2017-10-23 17:25 被阅读30次

BST

二叉查找树(Binary Search Tree,简称BST)是一棵二叉树,它的左子节点的值比父节点的值要小,右节点的值要比父节点的值大。它的高度决定了它的查找效率。

在理想的情况下,二叉查找树增删查改的时间复杂度为O(logN)(其中N为节点数),最坏的情况下为O(N)。当它的高度为logN+1时,我们就说二叉查找树是平衡的。

二叉查找树

BST存在的问题

BST存在的主要问题是,数在插入的时候会导致树倾斜,不同的插入顺序会导致树的高度不一样,而树的高度直接的影响了树的查找效率。理想的高度是logN,最坏的情况是所有的节点都在一条斜线上,这样的树的高度为N。

RBTree

基于BST存在的问题,一种新的树——平衡二叉查找树(Balanced BST)产生了。平衡树在插入和删除的时候,会通过旋转操作将高度保持在logN。其中两款具有代表性的平衡树分别为AVL树和红黑树。AVL树由于实现比较复杂,而且插入和删除性能差,在实际环境下的应用不如红黑树。

RBTree的定义

RBTree的定义如下:

  • 1.任何一个节点都有颜色,黑色或者红色
  • 2.根节点是黑色的
  • 3.父子节点之间不能出现两个连续的红节点
  • 4.任何一个节点向下遍历到其子孙的叶子节点,所经过的黑节点个数必须相等
  • 5.空节点被认为是黑色的
class  Node<T>{
   public  T value;
   public   Node<T> parent;
   public   boolean isRed;
   public   Node<T> left;
   public   Node<T> right;
}

作为平衡二叉查找树里面众多的实现之一,红黑树无疑是最简洁、实现最为简单的。红黑树通过引入颜色的概念,通过颜色这个约束条件的使用来保持树的高度平衡。作为平衡二叉查找树,旋转是一个必不可少的操作。通过旋转可以降低树的高度,在红黑树里面还可以转换颜色。

红黑树里面的插入和删除的操作比较难理解,这时要注意记住一点:操作之前红黑树是平衡的,颜色是符合定义的。在操作的时候就需要向兄弟节点、父节点、侄子节点借调和互换颜色,要达到这个目的,就需要不断的进行旋转。所以红黑树的插入删除操作需要不停的旋转,一旦借调了别的节点,删除和插入的节点就会达到局部的平衡(局部符合红黑树的定义),但是被借调的节点就不会平衡了,这时就需要以被借调的节点为起点继续进行调整,直到整棵树都是平衡的。在整个修复的过程中,插入具体的分为3种情况,删除分为4种情况。

整个红黑树的查找,插入和删除都是O(logN)的,原因就是整个红黑树的高度是logN,查找从根到叶,走过的路径是树的高度,删除和插入操作是从叶到根的,所以经过的路径都是logN。

具体参考:
红黑树深入剖析及Java实现

相关文章

  • 数据结构红黑树添加、修改原理分析

    源码分析大纲 数据结构解析 红黑树试下原理刨析 数据结构解析 1.红黑树 1.1 红黑树概念 红黑树(Red Bl...

  • 数据结构 - 红黑树

    更多数据结构内容,请参考:数据结构 - 概要 简介 红黑树介绍请参考: 漫画:什么是红黑树? 面试旧敌之红黑树 红...

  • hashmap源码分析

    HashMap的数据结构 从上图中可以很清楚的看到,HashMap的数据结构是数组+链表+红黑树(红黑树since...

  • Red-Black Tree

    红黑树 前段时间看到STL map使用的数据结构是红黑树,研究了一下。 红黑树的由来 红黑树是二叉查找树的升级版本...

  • JDK1.8 之 集合框架 TreeMap TreeSet

    了解 Tree 之前我们必须了解 红黑树 因为Tree 的数据结构就是红黑树 红黑树的特性(1)每个节点或者是黑色...

  • 数据结构08-红黑树

    数据结构08-红黑树 一、红黑树的介绍 红黑树(RBT)是每个节点都带有颜色属性的自平衡二叉查找树,颜色或红色或黑...

  • 数据结构-红黑树学习笔记(转)

    rbt(红黑树) 图解红黑树:https://www.jianshu.com/p/0eaea4cc5619数据结构...

  • 2019-7-19

    部分常用容器类 HashMap 底层数据结构,数组 + 链表/红黑树链表类 - Node - 单链表 红黑树类 -...

  • java8中hashmap源码分析,put()方法详细分析

    一.源码大纲 1.了解红黑树原理(可翻看上一个文章,[红黑树原理分析](数据结构红黑树添加、修改原理分析 - 简书...

  • HashMap数据结构

    hashmap的数据结构由数组+链表+红黑树组成。

网友评论

      本文标题:数据结构 - 红黑树

      本文链接:https://www.haomeiwen.com/subject/shbauxtx.html