java实现红黑树新增节点左旋右旋 hash取模

package com.yeyu.study1.list;/*** 红黑树**  1、构建节点对象结构 定义颜色属性*  2、辅助方法定义：  parentOf(node) isRed(node) , isBlack(node), setRed(node) , inOrderPrint()*  3、左旋方法*  4、右旋方法*  5、定义公开的插入方法*  6、实现内部的插入方法*  7、实现修正插入导致红黑树失衡的方法定义：*** key继承 Comparable用于给K排序*/
public class RbTree<K extends Comparable,V>{private static final boolean RED = true;  //红色private static final boolean BLACK = false; //黑色/** 根节点 */private RBNode root;public RBNode getRoot(){return root;}/*** 获得当前节点的父节点* @param node*/private RBNode parentOf(RBNode node){if(node!=null){return node.parent;}return null;}/*** 节点是否为红色* @param node* @return*/private boolean isRed(RBNode node){if(node!=null){return node.color == RED;}return false;}/*** 节点是否为黑色* @param node* @return*/private boolean isBlack(RBNode node){if(node!=null){return node.color == BLACK;}return false;}/*** 设置节点为红色* @param node*/private void setRed(RBNode node){if(node!=null){node.color = RED;}}/*** 设置节点为黑色* @param node*/private void setBlack(RBNode node){if(node!=null){node.color = BLACK;}}/*** 中序打印二叉树*/public void inOrderPrint(){inOrderPrint(root);}private void inOrderPrint(RBNode node){if(node != null){inOrderPrint(node.left);System.out.println("key:"+node.k + ", value:"+node.v);inOrderPrint(node.right);}}/*** 公开的插入方法* @param key* @param value*/public void put(K key,V value){RBNode node = new RBNode();node.setColor(RED);//新节点都是红色node.setK(hash(key));node.setV(value);put(node);}/*** 参考hashmap 给key做取模运算  可以插入key 为 null* @param key* @return*/static final int hash(Object key) {int h;return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);}/*** 内部的插入方法* @param node*/private void put(RBNode node){//1、查找当前节点的父节点RBNode parent = null;RBNode x = this.root;while (x != null){parent = x;//排序方法 返回 >0 说明 node.k 大于x.k 需要到x的右子树查找//排序方法 返回 =0 说明 node.k 等于x.k 进行value的替换//排序方法 返回 <0 说明 node.k 小于x.k 需要到x的左子树查找int flag = node.k.compareTo(x.k);if(flag>0){x = x.right;}else if(flag==0){x.setV(node.getV());return;}else {x = x.left;}}node.parent = parent;//判断node与parent的key 谁大if(parent!=null){int flag = node.k.compareTo(parent.k);if(flag>0){ //当前node.k比parent的k大，需要把node放入parent的右节点parent.right = node;}else{  //当前node.k比parent的k小，需要把node放入parent的左节点parent.left = node;}}else {this.root = node;}//需要调用修复红黑树平衡方法 检测本次插入是否破坏平衡putFixUp(node);}/*** 修复红黑树方法：* 1、如 红黑树为空树  将根节点变黑* 2、如 插入的节点已存在  不需要处理 直接替换V即可* 3、如 插入的父节点为黑色 ， 不需要处理  因为黑色节点没有加深 所以红黑树依旧平衡*** 4、如  插入节点的父节点为红色  需要处理  不能红红相连*      4.1 叔叔节点存在并且为红色 （父-叔 双红）  处理方式：将爸爸叔叔变为黑色，将爷爷染为红色  并且再以爷爷为当前节点进行下一轮处理*      4.2 叔叔节点不存在  或者为黑色  父节点是爷爷节点的左子树*          4.2.1   插入节点为其父节点的左子节点（LL 左左） 将爸爸变为黑色，将爷爷变为红色 然后以爷爷节点右旋，就完成了*          4.2.2   插入节点为其父节点的右子节点（LR 左右） 以爸爸节点进行左旋，得到LL双红（4.2.1）的情景 然后指定爸爸节点进行下一轮处理*      4.3 叔叔节点不存在  或者为黑色  父节点是爷爷节点的右子树*          4.3.1   插入节点为其父节点的右子节点（RR情况） 将爸爸变为黑色，将爷爷变为红色 然后以爷爷节点进行左旋 就可以了*          4.3.2   插入节点为其父节点的左子节点（RL情况） 以爸爸节点进行右旋  得到RR双红情景（4.3.1） 然后指定爸爸节点进行下一轮处理**/private void putFixUp(RBNode node){this.root.setColor(BLACK);  //解决1场景RBNode parent = parentOf(node);  //拿到爸爸节点RBNode gparent = parentOf(parent);  //爷爷节点//4场景： 插入节点的父节点为红色if(parent != null && isRed(parent)){//如果父节点是红色 那么一定存在爷爷节点  因为跟根节点不可能是红色RBNode uncle = null; //叔叔节点if(parent == gparent.left){ //判断父节点是否是爷爷的左节点uncle = gparent.right;//4.1情景：叔叔节点存在并且为红色 （父-叔 双红）  处理方式：将爸爸叔叔变为黑色，将爷爷染为红色  并且再以爷爷为当前节点进行下一轮处理if(uncle!=null && isRed(uncle)){setBlack(parent);setBlack(uncle);setRed(gparent);inOrderPrint(gparent);return;}//4.2场景：叔叔节点不存在或者为黑色if(uncle == null || isBlack(uncle)){//4.2.1   插入节点为其父节点的左子节点（LL 左左） 将爸爸变为黑色，将爷爷变为红色 然后以爷爷节点右旋，就完成了if(node==parent.left){setBlack(parent);setRed(gparent);rightRotate(gparent);return;}//4.2.2   插入节点为其父节点的右子节点（LR 左右）// 以爸爸节点进行左旋，得到LL双红（4.2.1）的情景 然后指定爸爸节点进行下一轮处理if(node==parent.right){leftRotate(parent);putFixUp(parent);return;}}}else{ //父节点为爷爷的右节点uncle = gparent.left;//4.1情景：叔叔节点存在并且为红色 （父-叔 双红）  处理方式：将爸爸叔叔变为黑色，将爷爷染为红色  并且再以爷爷为当前节点进行下一轮处理if(uncle!=null && isRed(uncle)){setBlack(parent);setBlack(uncle);setRed(gparent);putFixUp(gparent);return;}//4.3 叔叔节点不存在  或者为黑色  父节点是爷爷节点的右子树if(uncle==null || isBlack(uncle)){//4.3.1   插入节点为其父节点的右子节点（RR情况） 将爸爸变为黑色，将爷爷变为红色 然后以爷爷节点进行左旋 就可以了if(node==parent.right){setBlack(parent);setRed(gparent);leftRotate(gparent);return;}//4.3.2   插入节点为其父节点的左子节点（RL情况） 以爸爸节点进行右旋  得到RR双红情景（4.3.1） 然后指定爸爸节点进行下一轮处理if(node==parent.left){rightRotate(parent);putFixUp(parent);return;}}}}}/*** 左旋方法* 1、将右子节点的左子节点改为自身的右节点 并将其的父节点改为自身* 2、当自身父节点不为空时，更新原右子节点的父节点为原父节点  并将父节点的字数指向原右子节点 并将自身的父节点只想原右节点*/private void leftRotate(RBNode x){RBNode y  = x.right;  //拿到右子节点x.right = y.left;if(y.left != null){y.left.parent = x;}if(x.parent!=null){y.parent = x.parent;if(x == x.parent.left){x.parent.left = y;}else {x.parent.right = y;}}else {this.root = y;this.root.parent=null;}//更新父节点x.parent = y;y.left = x;}/*** 右旋方法* 和左旋相反的操作* @param x*/private void rightRotate(RBNode x){RBNode y = x.left;x.left = y.right;if(y.right!=null){y.right.parent=x;}if(x.parent!=null){y.parent = x.parent;if(x == x.parent.left){x.parent.left = y;}else {x.parent.right = y;}}else {this.root = y;this.root.parent=null;}x.parent=y;y.right = x;}public static class RBNode<K extends Comparable,V>{private RBNode parent; //父节点private RBNode left; //左节点private RBNode right; //右节点private boolean color; //颜色  红黑private K k;private V v;public RBNode() {}public RBNode getParent() {return parent;}public void setParent(RBNode parent) {this.parent = parent;}public RBNode getLeft() {return left;}public void setLeft(RBNode left) {this.left = left;}public RBNode getRight() {return right;}public void setRight(RBNode right) {this.right = right;}public boolean isColor() {return color;}public void setColor(boolean color) {this.color = color;}public K getK() {return k;}public void setK(K k) {this.k = k;}public V getV() {return v;}public void setV(V v) {this.v = v;}public RBNode(RBNode parent, RBNode left, RBNode right, boolean color, K k, V v) {this.parent = parent;this.left = left;this.right = right;this.color = color;this.k = k;this.v = v;}}
}

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