有了二叉搜索树,为什么还需要平衡二叉树?
有了平衡二叉树,为什么还需要红黑树?

红黑规则
Nil或Null)一些说明
Nil的叶子节点),最长路径为4参考文档:为什么这么多关于红黑树的面试题呢?
上一章节可知,红黑树要比二叉搜索树多一个颜色属性
同时,为了方便确认插入位置,还可以多一个parent属性,用于表示当前节点的父节点
因此,红黑树节点的定义如下:
class RedBlackTreeNode {
public int val;
public RedBlackTreeNode left;
public RedBlackTreeNode right;
// 记录节点颜色的color属性,暂定true表示红色
public boolean color;
// 为了方便迭代插入,所需的parent属性
public RedBlackTreeNode parent;
// 一些构造函数,根据实际需求构建
public RedBlackTreeNode() {
}
}
红黑树中,有一个root属性,用于记录当前红黑树的根节点
public class RedBlackTree {
// 当前红黑树的根节点,默认为null
private RedBlackTreeNode root;
}
当红黑规则不满足时,需要对节点进行变色或旋转操作
回忆二叉树的左旋:
红黑树的左旋
左旋需要三大步(被旋转的节点叫做节点P):
空出右儿子的左子树: (对应下图步骤2)
空出节点P的父节点: (对应下图步骤3)
节点P和右儿子成功会师: (对应下图步骤4)
给出一个不是很正确的示意图

具体代码如下:
public void leftRotate(RedBlackTreeNode p) {
// 在当前节点不为null时,才进行左旋操作
if (p != null) {
// 先记录p的右儿子
RedBlackTreeNode rightChild = p.right;
// 1. 空出右儿子的左子树
p.right = rightChild.left;
// 左子树不为空,需要更新父节点
if (rightChild.left != null) {
rightChild.left.parent = p;
}
// 2. 空出节点p的父节点
rightChild.parent = p.parent;
// 父节点指向右儿子
if (p.parent == null) { // 右儿子成为新的根节点
this.root = rightChild;
} else if (p == p.parent.left) { // 右儿子成为父节点的左儿子
p.parent.left = rightChild;
} else { // 右儿子成为父节点的右儿子
p.parent.right = rightChild;
}
// 3. 右儿子和节点p成功会师,节点p成为左子树
rightChild.left = p;
p.parent = rightChild;
}
}
回忆二叉树的右旋:
手工推演(先冲突,再移动):
代码实现(先空位,再补齐):
红黑树的右旋
右旋需要三大步(被旋转节点称为节点P):
空出左儿子的右子树: (对应下图步骤2)
空出节点P的父节点: (对应下图步骤3)
节点P和左儿子成功会师: (对应下图步骤4)
给出一个不是很正确的示意图

具体代码如下:
public void rightRotate(RedBlackTreeNode p) {
if (p != null) {
// 记录p的左儿子
RedBlackTreeNode leftChild = p.left;
// 1. 空出左儿子的右子树
p.left = leftChild.right;
// 右子树不为空,需要更新父节点
if (leftChild.right != null) {
leftChild.right.parent = p;
}
// 2. 空出节点p的父节点
leftChild.parent = p.parent;
// 父节点指向左儿子
if (p.parent == null) { // 左儿子成为整棵树根节点
this.root = leftChild;
} else if (p.parent.left == p) { // 左儿子成为父节点左儿子
p.parent.left = leftChild;
} else { // 左儿子成为父节点的右儿子
p.parent.right = leftChild;
}
// 3. 顺利会师
leftChild.right = p;
p.parent = leftChild;
}
}
一些规则:
x != null && x != root && x.parent.color == RED,即节点非空、不是整棵树的根节点(保证存在父节点)且父节点为红色(违反红黑规则4,需要调整)情况一:父亲和叔叔都是红色

情况二:叔叔为黑色,自己是父亲的左儿子
父亲为祖父的左儿子,叔叔为黑色,自己是父亲的左儿子
(1)父亲变成黑色,祖父变成红色(右子树的黑色高度变低)
(2)对祖父进行右旋,让父节点成为新的祖父,以恢复右子树的黑色高度
(3)不满足循环条件,退出循环
示意图如下:

情况三:叔叔为黑色,自己是父亲的右儿子

情况一:父亲和叔叔都是红色

情况二:叔叔为黑色,自己是父亲的右儿子

情况三:叔叔为黑色,自己是父亲的左儿子

x != null && x != root && x.parent.color == RED,即节点非空、不是整棵树的根节点(保证存在父节点)且父节点为红色父亲为祖父的左儿子:
父亲为祖父的右儿子
根据上面的分析,不难写出新增红黑节点后的代码
假设新增的节点为p,则代码如下
public void fixAfterInsert(RedBlackTreeNode x) {
// 新插入的节点,默认为红色
x.color = RED;
// p不为null、不是整棵树的根节点、父亲为红色,需要调整
while (x != null && this.root != x && x.parent.color == RED) {
// 父亲是祖父的左儿子
if (parentOf(x) == parentOf(parentOf(x)).left) {
// 父亲和叔叔都是红色
RedBlackTreeNode uncle = parentOf(parentOf(x)).right;
if (uncle.color == RED) {
// 父亲和叔叔都变成黑色
parentOf(x).color = BLACK;
uncle.color = BLACK;
// 祖父变成红色,继续从祖父开始进行调整
parentOf(parentOf(x)).color = RED;
x = parentOf(parentOf(x));
} else { // 叔叔为黑色
// 自己是父亲的右儿子,需要对父亲左旋
if (x == parentOf(x).right) {
x = parentOf(x);
leftRotate(x);
}
// 自己是父亲的左儿子,变色后右旋,保持黑色高度
parentOf(x).color = BLACK;
parentOf(parentOf(x)).color = RED;
rightRotate(parentOf(parentOf(x)));
}
} else { //父亲是祖父的右儿子
RedBlackTreeNode uncle = parentOf(parentOf(x)).left;
// 父亲和叔叔都是红色
if (uncle.color == RED) {
// 叔叔和父亲变成黑色
parentOf(x).color = BLACK;
uncle.color = BLACK;
// 祖父变为红色,从祖父开始继续调整
parentOf(parentOf(x)).color = RED;
x = parentOf(parentOf(x));
} else {
// 自己是父亲的左儿子,以父亲为中心右旋
if (parentOf(x).left == x) {
x = parentOf(x);
rightRotate(x);
}
// 自己是父亲的右儿子,变色后左旋,保持黑色高度
parentOf(x).color = BLACK;
parentOf(parentOf(x)).color = RED;
leftRotate(parentOf(parentOf(x)));
}
}
}
// 最后将根节点置为黑色,以满足红黑规则1,又不会破坏规则5
this.root.color = BLACK;
}
private static RedBlackTreeNode parentOf(RedBlackTreeNode p) {
return (p == null ? null : p.parent);
}
参考文档
一些规则:
x != root && x.color == BLACK,即替换节点不能为整棵树的根节点,替换节点的颜色为黑色(改变了红黑高度)情况一:兄弟为红色

情况二:兄弟为黑色,左右侄子也是黑色

情况三:兄弟为黑色,右侄子为黑色

情况四:兄弟为黑色,右侄子为红色

情况一:兄弟是红色节点
此时,兄弟是红色节点,父节点必为黑色;若兄弟有左右儿子,左右儿子必为黑色(满足红黑规则4)
(1)将兄弟变成黑色节点,父节点变成红色;这时,以父节点为起点的右子树黑色高度降低
(2)将父节点右旋,以恢复右子树的黑色高度;这时,兄弟的右孩子成为新的兄弟
此时,自己和兄弟都是黑色,将满足情况2、3和4、4
示意图如下:

情况二:兄弟是黑色,左右侄子也是黑色

情况三:兄弟为黑色,左侄子为黑色

情况四:兄弟为黑色,左侄子为红色

x != root && x.color = BLACK,x不是根节点且颜色为黑色x为父亲的左儿子
删除节点后,调整红黑树的代码如下
public void fixAfterDeletion(RedBlackTreeNode x) {
// x不是根节点且颜色为黑色,开始循环调整
while (x != root && x.color == BLACK) {
// x是父亲的左儿子
if (x == parentOf(x).left) {
RedBlackTreeNode brother = parentOf(x).right;
// 兄弟为红色
if (brother.color == RED) {
// 兄弟变成黑色,父节点变成红色
brother.color = BLACK;
parentOf(x).color = RED;
// 父节点左旋,恢复左子树的黑色高度
leftRotate(parentOf(x));
// 更新兄弟
brother = parentOf(x).right;
}
// 兄弟为黑色,左右侄子为黑色
if (brother.left.color == BLACK && brother.right.color == BLACK) {
// 兄弟变成红色
brother.color = RED;
// 从父节点开始继续调整
x = parentOf(x);
} else {
// 右侄子为黑色(左侄子为红色)
if (brother.right.color == BLACK) {
// 左侄子变为黑色,兄弟变成红色
brother.left.color = BLACK;
brother.color = RED;
// 兄弟右旋,恢复右子树黑色高度
rightRotate(brother);
// 左侄子成为新的兄弟
brother = parentOf(x).right;
}
// 右侄子为红色,兄弟变成父节点颜色
brother.color = parentOf(x).color;
// 父节点和右侄子变成黑色
parentOf(x).color = BLACK;
brother.right.color = BLACK;
// 父节点左旋
leftRotate(parentOf(x));
// x指向根节点
x = root;
}
} else {
RedBlackTreeNode brother = parentOf(x).left;
// 兄弟为红色
if (brother.color == RED) {
// 兄弟变黑色,父亲变红色
brother.color = BLACK;
parentOf(x).color = RED;
// 父亲右旋,恢复红黑色高度
rightRotate(parentOf(x));
// 更新兄弟为右侄子
brother = parentOf(x).left;
}
// 兄弟的左右儿子为黑色
if (brother.left.color == BLACK && brother.right.color == BLACK) {
// 兄弟变为红色
brother.color = RED;
// x指向父节点,继续进行调整
x = parentOf(x);
} else {
// 左侄子为黑色(右侄子为红色)
if (brother.left.color == BLACK) {
// 右侄子变黑色,兄弟变红色
brother.right.color = BLACK;
brother.color = RED;
// 对兄弟左旋
leftRotate(brother);
// 右侄子成为新的兄弟
brother = parentOf(x).left;
}
// 左侄子为红色,兄弟改为父节点颜色
brother.color = parentOf(x).color;
// 父节点和左侄子变成黑色
brother.left.color = BLACK;
parentOf(x).color = BLACK;
// 兄弟节点上提(右旋父节点)
rightRotate(parentOf(x));
// x指向根节点
x = root;
}
}
}
// 更新x为黑色
x.color = BLACK;
}
参考文档
红黑树的重要知识点
后来在学习的过程中,发现了一些还不错的博客
HashMap中为什么引入红黑树,而不是AVL树呢1.概述开始学习这个知识点之前我们需要知道,在JDK1.8以及之前,针对HashMap有什么不同。JDK1.7的时候,HashMap的底层实现是数组+链表JDK1.8的时候,HashMap的底层实现是数组+链表+红黑树我们要思考一个问题,为什么要从链表转为红黑树呢。首先先让我们了解下链表有什么不好???2.链表上述的截图其实就是链表的结构,我们来看下链表的增删改查的时间复杂度增:因为链表不是线性结构,所以每次添加的时候,只需要移动一个节点,所以可以理解为复杂度是N(1)删:算法时间复杂度跟增保持一致查:既然是非线性结构,所以查询某一个节点的时候
一、什么是MQTT协议MessageQueuingTelemetryTransport:消息队列遥测传输协议。是一种基于客户端-服务端的发布/订阅模式。与HTTP一样,基于TCP/IP协议之上的通讯协议,提供有序、无损、双向连接,由IBM(蓝色巨人)发布。原理:(1)MQTT协议身份和消息格式有三种身份:发布者(Publish)、代理(Broker)(服务器)、订阅者(Subscribe)。其中,消息的发布者和订阅者都是客户端,消息代理是服务器,消息发布者可以同时是订阅者。MQTT传输的消息分为:主题(Topic)和负载(payload)两部分Topic,可以理解为消息的类型,订阅者订阅(Su
TCL脚本语言简介•TCL(ToolCommandLanguage)是一种解释执行的脚本语言(ScriptingLanguage),它提供了通用的编程能力:支持变量、过程和控制结构;同时TCL还拥有一个功能强大的固有的核心命令集。TCL经常被用于快速原型开发,脚本编程,GUI和测试等方面。•实际上包含了两个部分:一个语言和一个库。首先,Tcl是一种简单的脚本语言,主要使用于发布命令给一些互交程序如文本编辑器、调试器和shell。由于TCL的解释器是用C\C++语言的过程库实现的,因此在某种意义上我们又可以把TCL看作C库,这个库中有丰富的用于扩展TCL命令的C\C++过程和函数,所以,Tcl是
开门见山|拉取镜像dockerpullelasticsearch:7.16.1|配置存放的目录#存放配置文件的文件夹mkdir-p/opt/docker/elasticsearch/node-1/config#存放数据的文件夹mkdir-p/opt/docker/elasticsearch/node-1/data#存放运行日志的文件夹mkdir-p/opt/docker/elasticsearch/node-1/log#存放IK分词插件的文件夹mkdir-p/opt/docker/elasticsearch/node-1/plugins若你使用了moba,直接右键新建即可如上图所示依次类推创建
文章目录概念索引相关操作创建索引更新副本查看索引删除索引索引的打开与关闭收缩索引索引别名查询索引别名文档相关操作新建文档查询文档更新文档删除文档映射相关操作查询文档映射创建静态映射创建索引并添加映射概念es中有三个概念要清楚,分别为索引、映射和文档(不用死记硬背,大概有个印象就可以)索引可理解为MySQL数据库;映射可理解为MySQL的表结构;文档可理解为MySQL表中的每行数据静态映射和动态映射上面已经介绍了,映射可理解为MySQL的表结构,在MySQL中,向表中插入数据是需要先创建表结构的;但在es中不必这样,可以直接插入文档,es可以根据插入的文档(数据),动态的创建映射(表结构),这就
HTTP缓存是指浏览器或者代理服务器将已经请求过的资源保存到本地,以便下次请求时能够直接从缓存中获取资源,从而减少网络请求次数,提高网页的加载速度和用户体验。缓存分为强缓存和协商缓存两种模式。一.强缓存强缓存是指浏览器直接从本地缓存中获取资源,而不需要向web服务器发出网络请求。这是因为浏览器在第一次请求资源时,服务器会在响应头中添加相关缓存的响应头,以表明该资源的缓存策略。常见的强缓存响应头如下所述:Cache-ControlCache-Control响应头是用于控制强制缓存和协商缓存的缓存策略。该响应头中的指令如下:max-age:指定该资源在本地缓存的最长有效时间,以秒为单位。例如:Ca
如何用IDEA2022创建并初始化一个SpringBoot项目?目录如何用IDEA2022创建并初始化一个SpringBoot项目?0. 环境说明1. 创建SpringBoot项目 2.编写初始化代码0. 环境说明IDEA2022.3.1JDK1.8SpringBoot1. 创建SpringBoot项目 打开IDEA,选择NewProject创建项目。 填写项目名称、项目构建方式、jdk版本,按需要修改项目文件路径等信息。 选择springboot版本以及需要的包,此处只选择了springweb。 此处需特别注意,若你使用的是jdk1
前言上一篇我们简要讲述了粒子系统是什么,如何添加,以及基本模块的介绍,以及对于曲线和颜色编辑器的讲解。从本篇开始,我们将按照模块结构讲解下去,本篇主要讲粒子系统的主模块,该模块主要是控制粒子的初始状态和全局属性的,以下是关于该模块的介绍,请大家指正。目录前言本系列提要一、粒子系统主模块1.阅读前注意事项2.参考图3.参数讲解DurationLoopingPrewarmStartDelayStartLifetimeStartSpeed3DStartSizeStartSize3DStartRotationStartRotationFlipRotationStartColorGravityModif
VMware虚拟机与本地主机进行磁盘共享前提虚拟机版本为Windows10(专业版,不是可能有问题)本地主机为家庭版或学生版(此版本会有问题,但有替代方式)最好是专业版VMware操作1.关闭防火墙,全部关闭。2.打开电脑属性3.点击共享-》高级共享-》权限4.如果没有everyone,就添加权限选择完全控制,然后应用确定。5.打开cmd输入lusrmgr.msc(只有专业版可以打开)如果不是专业版,可以跳过这一步。点击用户-》administrator密码要复杂密码,否则不行。推荐admaiN@1234类型的密码。设置完密码,点击属性,将禁用解开。6.如果虚拟机的windows不是专业版,可
IK分词器本文分为简介、安装、使用三个角度进行讲解。简介倒排索引众所周知,ES是一个及其强大的搜索引擎,那么它为什么搜索效率极高呢,当然和他的存储方式脱离不了关系,ES采取的是倒排索引,就是反向索引;常见索引结构几乎都是通过key找value,例如Map;倒排索引的优势就是有效利用Value,将多个含有相同Value的值存储至同一位置。分词器为了配合倒排索引,分词器也就诞生了,只有合理的利用Value,才会让倒排索引更加高效,如果一整个Value不进行任何操作直接进行存储,那么Value和key毫无区别。分词器Analyzer通常会对Value进行操作:一、字符过滤,过滤掉html标签;二、分