java实现红黑树的添加

java实现红黑树（个人手写）

1.红黑树概念

平衡二叉查找树
（1）节点非红即黑
（2）根节点为黑色
（3）红色节点不能相邻
（4）任意节点到根节点黑色节点数相同
（5）叶子节点为黑色

红黑树展示网站

2.实现思路

红黑树什么时候发生旋转？
父节点为红色 叔叔节点为null或者为黑色
个人认为分为下面四种情况：
（1）0001 需要旋转变成 0002 的 左孩子

（2）0003 需要旋转成 0002 的右孩子

（3） 0003 需要旋转成 0002 的左孩子， 然后就变成了情况（1）

（4）0001 需要旋转成 0002 的右孩子，然后就变成了情况（2）

红黑树的变色
对于上面四种情况，因为插入的节点必是红色，所以父亲要变成黑色，祖父要变成红色，如果说祖父是根节点，那么就不用变色

3.代码实现

（1）定义树的节点

public class Node {
	// 节点的值
    int value;
    // 右节点
    Node right;
    // 左节点
    Node left;
    // 颜色 为了我看着不眼花，就直接 black red
    String color;
    // 父亲节点
    Node parent;
    
    // 构造方法
	public Node(int value) {
        this.value = value;
    }
	
    @Override
    public String toString() {
        return "Node{" +
                "value=" + value +
                ", right=" + right +
                ", left=" + left +
                ", color=" + color +
                '}';
    }
}

（2）代码实现

public class RedBlackTree {
	// 根节点
    Node root;

	// 这两个参数是想知道 pDir父亲是祖父的左0还是右1  dir自己是父亲的左0还是右1
    private int dir = 0;
    private int pDir = 0;

    /**
     * 添加
     */
    public void add(int val) {
        Node node = new Node(val);
        // 如果根节点为空，那么为第一个元素，节点为黑色
        if (root == null) {
            node.color = "black";
            root = node;
        } else {
            // 不为空 节点为红色
            node.color = "red";
            insertNode(root, node);
        }
        repairTree(node);
    }

    /**
     * 插入节点
     */
    public void insertNode(Node compare, Node add) {
        // 大于往右走 小于往左走
        if (compare.value < add.value) {
            // 右子节点为空则将添加节点设为右节点 不为空则与右节点进行比较
            if (compare.right == null) {
                compare.right = add;
                dir = 1;
                add.parent = compare;
            } else {
                insertNode(compare.right, add);
            }
        } else if (compare.value > add.value) {
            // 左子节点为空则将添加节点设为左节点 不为空则与左节点进行比较
            if (compare.left == null) {
                compare.left = add;
                dir = 0;
                add.parent = compare;
            } else {
                insertNode(compare.left, add);
            }
        }
    }

    /**
     * 修复树
     *
     * @param node
     */
    private void repairTree(Node node) {
    	// 父亲
        Node parent = node.parent;
        // 祖父
        Node grandParent = null;
        if (parent != null) {
            grandParent = node.parent.parent;
        }
        // 叔叔
        Node uncle = null;
        if (grandParent != null) {
            // 确认父亲是祖父的左孩子还是右孩子
            if (grandParent.right != null && grandParent.right == parent) {
                // 父亲是祖父的右孩子
                uncle = grandParent.left;
                pDir = 1;
            } else if (grandParent.left != null && grandParent.left == parent) {
                // 父亲是祖父的左孩子
                uncle = grandParent.right;
                pDir = 0;
            }
        }

        // 父亲为红色
        if (parent != null && "red".equals(parent.color)) {
            if (uncle == null || "black".equals(uncle.color)) {
                // 叔叔为空 或者为黑色 旋转 变色
                if (pDir == 1 && dir == 1) {
                    leftRevolve(grandParent, parent);
                    parent.color = "black";
                    grandParent.color = "red";
                } else if (pDir == 1 && dir == 0) {
                    rightRevolve(parent, node);
                    leftRevolve(grandParent, node);
                    node.color = "black";
                    grandParent.color = "red";
                } else if (pDir == 0 && dir == 1) {
                    leftRevolve(parent, node);
                    rightRevolve(grandParent, node);
                    node.color = "black";
                    grandParent.color = "red";
                } else if (pDir == 0 && dir == 0) {
                    rightRevolve(grandParent, parent);
                    parent.color = "black";
                    grandParent.color = "red";
                }
            } else if ("red".equals(uncle.color)) {
                // 叔叔为红色 变色
                uncle.color = "black";
                parent.color = "black";
                if (grandParent != root) {
                    grandParent.color = "red";
                }
            }
        }
    }

	
    public void leftRevolve(Node a, Node b) {
        a.right = null;
        b.parent = a.parent;
        if (a.parent == null) {
            root = b;
        } else {
            if (a.parent.right == a) {
                a.parent.right = b;
            } else if (a.parent.left == a) {
                a.parent.left = b;
            }
        }
        a.parent = b;
        a.right = b.left;
        b.left = a;

    }

    public void rightRevolve(Node a, Node b) {
        a.left = null;
        b.parent = a.parent;
        if (a.parent == null) {
            root = b;
        } else {
            if (a.parent.right == a) {
                a.parent.right = b;
            } else if (a.parent.left == a) {
                a.parent.left = b;
            }
        }
        a.parent = b;
        a.left = b.right;
        b.right = a;
    }
}

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