C++中封装红黑树模拟实现map和set-优快云博客

4.rb_tree第⼆个模板参数Value已经控制了红⿊树结点中存储的数据类型，为什么还要传第⼀个模板参数Key呢？尤其是set，两个模板参数是⼀样的。要注意的是对于map和set，find/erase时的函数参数都是Key，所以第⼀个模板参数是传给find/erase等函数做形参的类型的。对于set⽽⾔两个参数是⼀样的，但是对于map⽽⾔就完全不⼀样了，map insert的是pair对象，但是find和ease的是Key对象。

2.封装红黑树模拟实现map和set

2.1实现出泛型的红黑树框架

这⾥相⽐源码调整⼀下，key参数就⽤K，value参数就⽤V，红⿊树中的数据类型使⽤T。

其次因为RBTree实现了泛型不知道T参数是K还是pair<K, V>，那么insert内部进⾏插⼊逻辑⽐较时就没办法进⾏⽐较，因为pair的默认⽀持的是key和value⼀起参与⽐较，我们需要时的任何时候只⽐较key，所以我们在map和set层分别实现⼀个MapKeyOfT和SetKeyOfT的仿函数传给RBTree的KeyOfT，然后RBTree中通过KeyOfT仿函数取出T类型对象中的key，再进⾏⽐较。

2.1.1红黑树的节点结构

//红黑树节点结构
//这里的T代表的是红黑树节点里面存储的数据类型
//红黑树的节点只存储数据和对应数据的指针，所有只需要一个模板参数来表示存储的数据类型即可
//对于set来说是key
//对于map来说是pair
template<class T>
struct RBTreeNode
{
	T _data;
	RBTreeNode<T>* _left;
	RBTreeNode<T>* _right;
	RBTreeNode<T>* _parent;
	Colour _col;

	RBTreeNode(const T& data)
		:_data(data)
		,_left(nullptr)
		,_right(nullptr)
		,_parent(nullptr)
	{}
};

2.1.2map和set中的仿函数 -- 用于取出Key

//MyMap.h中的仿函数
		struct MapKeyOfT
		{
            //返回pair中的first作为map的Key
			const K& operator()(const pair<K, V>& kv)
			{
				return kv.first;
			}
		};

//MySet.h中的仿函数
		struct SetKeyOfT
		{
            //返回Key作为set的Key
			const K& operator()(const K& key)
			{
				return key;
			}
		};

2.1.3泛型红黑树的Insert()

在Insert()的实现中要进行Key大小的比较，对于set来说直接可以使用key比较，对于map来说，需要把pair中的first取出来作为key进行比较，所以在红黑树的模板中引入一个模板参数KeyOfT，用于接收上层map或者set传来的仿函数，使用仿函数在红黑树中提取出Key进行比较。

pair<Iterator, bool> Insert(const T& data)
	{
		//如果为空树，插入的节点作为根
		if (_root == nullptr)
		{
			_root = new Node(data);
			_root->_col = BLACK;	//根必须为黑色
			return {Iterator(_root, _root), true};
		}

		KeyOfT kot;    //这里创建一个仿函数对象，用于取出对于数据结构的key值用作下列的比较
		//找到空位置
		Node* parent = nullptr;
		Node* cur = _root;
		while (cur)
		{
			if (kot(cur->_data) < kot(data))
			{
				parent = cur;
				cur = cur->_right;
			}
			else if (kot(cur->_data) > kot(data))
			{
				parent = cur;
				cur = cur->_left;
			}
			else
			{
				return { Iterator(cur, _root), false };
			}
		}

		//插入
		cur = new Node(data);
		Node* newnode = cur;
		cur->_col = RED;	//插入一个红色的节点
		if (kot(parent->_data) < kot(data))
		{
			parent->_right = cur;
		}
		else
		{
			parent->_left = cur;
		}

		cur->_parent = parent;

		//父亲是红色，出现连续红色节点，需要进行处理
		//1.叔叔在右边
		//1.1 叔叔存在且为红色 -- 父亲和叔叔变为黑色，爷爷变为红色继续向上处理
		//1.2 叔叔不存在或者叔叔为黑
		//1.2.1 插入在父亲节点左边 -- 爷爷节点进行右单旋，且父亲节点变黑，爷爷节点变红
		//1.2.2 插入在父亲节点右边 -- 父亲节点左旋爷爷节点右旋，且当前节点变黑，爷爷节点变红
		//2.叔叔在左边
		while (parent && parent->_col == RED)	//判断parent是否存在是为了处理向上处理到根的情况
		{
			Node* grandfather = parent->_parent;
			if (parent == grandfather->_left)
			{
				//叔叔在右边
				//	g
				//p   u
				Node* uncle = grandfather->_right;
				if (uncle && uncle->_col == RED)	//叔叔节点存在且为红色
				{
					//变色
					parent->_col = uncle->_col = BLACK;
					grandfather->_col = RED;

					//继续往上处理
					cur = gran