红黑树

1 有了二叉查找树、平衡树为啥还需要红黑树？

腾讯面试题：有了二叉查找树、平衡树为啥还需要红黑树？

• 二叉查找树
  特点：左子树的节点值比父亲节点小，而右子树的节点值比父亲节点大。
  缺点：在有序列表的时，二叉查找树退化成一棵链表。

• 平衡二叉树AVL
  平衡二叉树就是为了解决二叉查找树退化成一棵链表而诞生了，平衡树具有如下特点：
  1、具有二叉查找树的全部特性。
  2、每个节点的左子树和右子树的高度差至多等于1。

• 红黑树
  为什么有了平衡二叉树还需要红黑树？ 因为AVL太严格了。
  平衡树二叉树要求每个节点的左子树和右子树的高度差至多等于1，这个要求实在是太严了，导致每次进行插入/删除节点的时候，几乎都会破坏平衡树的第二个规则，进而我们都需要通过左旋和右旋来进行调整，使之再次成为一颗符合要求的平衡树。
  显然，如果在那种插入、删除很频繁的场景中，平衡树需要频繁着进行调整，这会使平衡树的性能大打折扣，为了解决这个问题，于是有了红黑树。
  .
  红黑树的特点：
  1.根结点是黑； （上）
  2.每个叶结点是黑； （下）
  3.一个红结点，它的俩个儿子必然都是黑的； （中间）
  4.每一条路径上，黑结点的数目等同。 （从上到下）
  .
  平衡二叉树和红黑树的查找性能：最坏情况下，也是$O(logn)$。
  与平衡树不同的是，红黑树在插入、删除等操作，不会像平衡树那样，频繁着破坏红黑树的规则，所以不需要频繁地调整。
  红黑树的各项操作（插入、删除、查找等）复杂度都为log(n)。
  .
  总结：
  二叉平衡树为了解决二叉查找树退化为链表的情况，而红黑树为了解决平衡树在插入、删除等操作需要频繁调整的情况。

2 红黑树有哪些应用场景？

java中的TreeSet,TreeMap，广泛用在C++的STL中。如map和set都是用红黑树实现的。
进程调度。

B-树：文件系统。
B+树：数据库索引。
红黑树：内存中，频繁插入、删除，例如TreeMap，TreeSet（底层是TreeMap）。

3 构建一棵节点个数为 n 的红黑树，时间复杂度是多少？

红黑树各种操作的时间复杂度都是$O(logn)$。

4 红黑树与哈希表在不同应该场景的选择？

参考自：哈希表和红黑树的对比
Hash与红黑树的区别：

权衡三个因素: 查找速度, 数据量, 内存使用，可扩展性，有序性。

hash查找速度会比RB树快，而且查找速度基本和数据量大小无关，属于常数级别;而RB树的查找速度是log(n)级别。并不一定常数就比log(n) 小，因为hash还有hash函数的耗时。当元素达到一定数量级时，考虑hash。但若你对内存使用特别严格， 希望程序尽可能少消耗内存，那么hash可能会让你陷入尴尬，特别是当你的hash对象特别多时，你就更无法控制了，而且 hash的构造速度较慢。

• 红黑树是有序的，Hash是无序的，根据需求来选择。
• 红黑树占用的内存更小（仅需要为其存在的节点分配内存），而Hash事先应该分配足够的内存存储散列表,即使有些槽可能弃用
• 红黑树查找和删除的时间复杂度都是O(logn)，Hash查找和删除的时间复杂度都是O(1)。