【Java高级数据结构】红黑树_java红黑树数据结构

红黑树

红黑树（Red Black Tree）是一种自平衡二叉查找树，是在计算机科学中用到的一种数据结构，典型的用途是实现关联数组。红黑树和AVL树类似，都是在进行插入和删除操作时通过特定操作保持二叉查找树的平衡，从而获得较高的查找性能。

它虽然是复杂的，但它的最坏情况的运行时间也是非常良好的，并且在实践中是高效的：它可以在 O(logn) 时间内做查找，插入和删除，这里的 n 是数中元素的数目。

红黑树的性质

红黑树是每个结点都带有颜色属性的二叉查找树，颜色是红色或黑色。在二叉查找树强制一般要求以外，对于任何有效的红黑树我们增加了如下的额外要求：

• 性质一：每个结点是红色或黑色。
• 性质二：根结点是黑色。
• 性质三：每个叶节点（哨兵结点）nil 是黑色。
• 性质四：每个红色结点的两个子结点都是黑色。（从每个叶子到根的所有路径上不能有两个连续的红色结点）
• 性质五：从任一结点到其每个叶子的所有路径都包含相同数目的黑色结点。

这些约束强制了红黑树的关键性质：从根结点到叶子的最长的可能路径不多于最短的可能路径的两倍长。结果是这个树大致上是平衡的。因为操作比如插入、删除和查找某个值的最坏情况时间都要求于树的高度成比例，这个在高度上的理论上限允许红黑树在最坏情况下都是高效的，而不同于普通的二叉查找树。

是性质三导致路径上不能有两个连续的红色结点确保了这个结果。最短的可能路径都是黑色结点，最长的可能路径有交替的红色和黑色结点。因为根据性质四所有最长的路径都有相同数目的黑色结点，这就表明了没有路径能多于任何其他路径的两倍长。

RB树的结构设计

enum ColorType
{
   
    RED,
    BLACK;
}
class RBNode{
   
    private RBNode leftChild;
    private RBNode rightChild;
    private RBNode parent;
    private int data;
    private ColorType color; //RED BLACK
    public RBNode(){
   
        leftChild = null;
        parent = null;
        rightChild = null;
        color = ColorType.RED;
        data = 0;
    }
    public RBNode(int data){
   
        leftChild = null;
        parent = null;
        rightChild = null;
        color = ColorType.RED;
        this.data = data;
    }
    public RBNode(int data,RBNode parent){
   
        leftChild = null;
        this.parent = parent;
        rightChild = null;
        color = ColorType.RED;
        this.data = data;
    }
    public RBNode(int data,RBNode parent,RBNode leftChild,RBNode rightChild){
   
        this.leftChild = leftChild;
        this.parent = parent;
        this.rightChild = rightChild;
        color = ColorType.RED
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