子节点都是非 null 节点
这种情况下,第一步:找到该节点的前驱或者后继。
前驱:左子树中值最大的节点(可得出其最多只有一个非 null 子节点,可能都为 null)。
后继:右子树中值最小的节点(可得出其最多只有一个非 null 子节点,可能都为 null)。
前驱和后继都是值最接近该节点值的节点,类似于该节点.prev=前驱,该节点.next=后继。
第二步:将前驱或者后继的值复制到该节点中,然后删掉前驱或者后继。
如果删除的是左节点,则将前驱的值复制到该节点中,然后删除前驱;如果删除的是右节点,则将后继的值复制到该节点中,然后删除后继。
这相当于是一种“取巧”的方法,我们删除节点的目的是使该节点的值在红黑树上不存在。
因此专注于该目的,我们并不关注删除节点时是否真是我们想删除的那个节点,同时我们也不需考虑树结构的变化,因为树的结构本身就会因为自动平衡机制而经常进行调整。
前面我们已经说了,我们要删除的实际上是前驱或者后继,因此我们就以前驱为主线来讲解。
后继的学习可参考前驱,包括下面几种情况:
①前驱为黑色节点,并且有一个非 null 子节点
分析:因为要删除的是左节点 64,找到该节点的前驱 63;然后用前驱的值 63替换待删除节点的值 64,此时两个节点(待删除节点和前驱)的值都为 63;
删除前驱 63,此时成为上图过程中间环节,但我们发现其不符合红黑树规则 4,因此需要进行自动平衡调整。这里直接通过【变色】即可完成。
②前驱为黑色节点,同时子节点都为 null
分析:因为要删除的是左节点 64,找到该节点的前驱 63;然后用前驱的值 63 替换待删除节点的值 64,此时两个节点(待删除节点和前驱)的值都为 63。
删除前驱 63,此时成为上图过程中间环节,但我们发现其不符合红黑树规则 5,因此需要进行自动平衡调整。这里直接通过【变色】即可完成。
③前驱为红色节点,同时子节点都为 null
分析:因为要删除的是左节点 64,找到该节点的前驱 63;然后用前驱的值 63替换待删除节点的值 64,此时两个节点(待删除节点和前驱)的值都为 63;删除前驱 63,树的结构并没有打破规则。
红黑树删除总结
红黑树删除的情况比较多,但也就存在以下情况:
- 删除的是根节点,则直接将根节点置为 null。
- 待删除节点的左右子节点都为 null,删除时将该节点置为 null。
- 待删除节点的左右子节点有一个有值,则用有值的节点替换该节点即可。
- 待删除节点的左右子节点都不为 null,则找前驱或者后继,将前驱或者后继的值复制到该节点中,然后删除前驱或者后继。
- 节点删除后可能会造成红黑树的不平衡,这时我们需通过【变色】 【旋转】的方式来调整,使之平衡,上面也给出了例子,建议大家多多练习,而不必背下来。
总结
本文主要介绍了红黑树的相关原理,首先红黑树的基础二叉搜索树,我们先简单说了一下二叉搜索树,并且讲了一下搜索的流程。
然后就针对红黑树的六大规则特点,红黑树的插入操作,删除操作,都使用了大量的图形来加以说明。
技术都是练出来的,有时候很多似是而非的地方,当动笔去写的时候,其实很好理解。
红黑树的使用非常广泛,如 TreeMap 和 TreeSet 都是基于红黑树实现的,而 JDK8 中 HashMap 当链表长度大于 8 时也会转化为红黑树。
红黑树比较复杂,本人也是还在学习过程中,如果有不对的地方请批评指正,望共同进步谢谢。
作者:梁洪
简介:网名工匠初心,热爱技术,喜欢钻研与分享,6 年 Java 开发经验,专注于 Java 以及 Spring 生态圈,同时也喜欢研究物联网、大数据、AI 等前沿技术,带过 15 人以下的小团队,做过项目管理,现在是一家软件公司的部门经理。
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