红黑树的基本操作

        本人做为一名才入后端的初级小码农，红黑树在工作中已经耳熟能祥了，然而大多数时间只是造轮子，行增删改查之事，今闲暇之余，特地总结了红黑树的用途，性质，以及手撕部分代码奉上，欢迎大神指点！！

红黑树的常见应用

1.linux进程调度CFS、

2.Nginx Timer事件管理、

3.epoll事件管理

红黑树的性质特点

1.每个结点是红的或者黑的
2. 根结点是黑的
3. 每个叶子结点是黑的
4. 如果一个结点是红的，则它的两个儿子都是黑的
5. 对每个结点，从该结点到其子孙结点的所有路径上的包含相同数目的黑结点

红黑树的左旋右旋

        要做红黑树的插入，先需要封装两个左旋右旋的接口

红黑树的插入

        在插入之前，本来已经是红黑树，插入的结点是红色的

 

 

 

 

 

代码如下 

 

#define RED     0
#define BLACK   1

typedef int KEY_TYPE;

typedef struct _rbtree_node {
    //rbtree
    unsigned char color;
    struct rbtree_node *parent;
    struct rbtree_node *left;
    struct rbtree_node *right;
    // end


    KEY_TYPE key; 

    // value
    //
} rbtree_node;


struct rbtree {
    rbtree_node *root;
    rbtree_node *nil; // NULL
};

// rotate 

void rbtree_left_rotate(rbtree *T, rbtree_node *x) {
    // NULL --> T->nil
    if (x == T->nil) return ;
    //断开三根，重新连接三根
    // 1 定义y为x的右子树
    rbtree_node *y = x->right;
    //x的右子树指向y的左子树  
    x->right = y->left;
    if (y->left != T->nil) {//如果y的左子树不是叶子结点
        y->left->parent = x;
    }

    // 2 y的父节点指向x本来的父节点
    y->parent = x->parent;
    if (x->parent == T->nil) {//如果x本来就为根节点
        T->root = y;
    } else if (x == x->parent->left) {//如果x为x的父节点的左子树
        x->parent->left = y;
    } else {                          //如果x为x的父节点的右子树
        x->parent->right = y;
    }

    // 3 y的左子树指向x，x的父节点指向y
    y->left = x;
    x->parent = y;

}

// x --> y, y -->x 
// left --> right, right --> left

void rbtree_right_rotate(rbtree *T, rbtree_node *y) {
    // NULL --> T->nil
    if (y == T->nil) return ;
    // 1
    rbtree_node *x = y->left;

    y->left = x->right;
    if (y->left != T->nil) {
        y->left->parent = x;
    }

    // 2
    y->parent = x->parent;
    if (x->parent == T->nil) {
        T->root = y;
    } else if (x == x->parent->left) {
        x->parent->left = y;
    } else {
        x->parent->right = y;
    }

    // 3
    y->left = x;
    x->parent = y;

}

/*红黑树调整函数*/
void rbtree_insert_fixup(rbtree *T, rbtree_node *z) {
    //
    // z->color == RED
    // z->parent->color == RED

    // z--> RED
    while (z->parent->color == RED) { //z的父节点颜色是红色，就需要做出调整

        if (z->parent == z->parent->parent->left) {

            y = z->parent->parent->right; //定义y为叔父结点
            /*如果叔父结点为红色，把父节点和叔父结点变为黑色，祖父结点变为红色*/
            if (y->color == RED) {
                z->parent->color = BLACK;
                z->parent->parent->color = RED;
                y->color = BLACK;

                z = z->parent->parent; //z回树 z == RED
            } 
            /*如果叔父结点为黑色*/
            else { //y == black
                //当前结点是右孩子,以当前结点的父节点左旋，旋转成当前结点是左孩子
                if (z = z->parent->right) {
                    z = z->parent;
                    rbtree_left_rotate(T, z);
                }
                //当前结点是左孩子,把z的父节点改为黑色，祖父结点改为红色，以祖父结点右旋
                z->parent->color = BLACK;
                z->parent->parent->color = RED;
                rbtree_right_rotate(T, z->parent->parent);

            }


        } 

    }


}

void rbtree_insert(rbtree *T, rbtree_node *z) {//z为要插入的结点

    rbtree_node *y = T->nil;
    rbtree_node *x = T->root;

    while (x != T->nil) {//x不等于叶子节点

        y = x;//y指向比x高一级的位置

        if (z->key < x->key) {//比x小，插到左子树
            x = x->left;
        } else if (z->key > x->key) {//比x大插到右子树
            x = x->right;
        } else { //Exist
            //红黑树的性质中没有对等于有明确的定义，取决于业务场景，有时会丢弃，有时会改一点key值插
        }

    }

    z->parent = y;
    if (y == T->nil) {
        T->root = z;
    } else if (z->key < y->key) {//z比y小插入到左子树，比y大插入到右子树
        y->left = z;
    } else {
        y->right = z;
    }

    // z --> 
    z->color = RED;//新插入的z上红色
    z->left = T->nil;
    z->right = T->nil;

    // 

}