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C++ 实现红黑树节点删除平衡修正 _ 变色与旋转四种场景分析【源码】

小辰小哥_7979

小辰小哥_7979

发布时间:2026-05-19 07:24:47

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来源于php中文网

原创

红黑树删除后需通过变色与旋转恢复平衡,共分四场景:场景一兄弟为红时旋转变色转为兄弟为黑;场景二兄弟及两侄子均黑时染红兄弟并上溯;场景三近侄子红时反向旋转调整为场景四;场景四远侄子红时旋转变色终结修正。

c++ 实现红黑树节点删除平衡修正 _ 变色与旋转四种场景分析【源码】

一、红黑树节点删除后需满足的平衡条件

当从红黑树中删除一个节点后,可能破坏红黑树的五条性质,尤其是黑高一致性和红节点不连续性。若被删节点为黑色,其子树黑高降低,需通过变色与旋转恢复局部平衡。以下分析四种典型修正场景,每种对应特定的兄弟节点与侄子节点颜色组合。

二、场景一:兄弟节点为红色

该情况表明父节点必为黑色,且兄弟的两个子节点均为黑色(否则兄弟不可能为红)。此时通过一次旋转将兄弟转为黑色,父节点转为红色,并使原兄弟成为新父节点,从而进入后续更易处理的兄弟为黑的情形。

1、以父节点为支点,对当前节点执行左旋(若当前节点为左孩子)或右旋(若为右孩子)。

2、将旋转后的原兄弟节点颜色设为黑色。

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3、将旋转后的原父节点颜色设为红色。

4、更新当前节点指向原兄弟位置,进入下一修正阶段。

三、场景二:兄弟节点为黑色,且两个侄子节点均为黑色

此时无法通过旋转转移黑高,只能将兄弟染红,使父节点所在子树整体黑高减一,再以父节点为新的当前节点向上递归修正。

1、将兄弟节点颜色设为红色。

2、将当前节点更新为其父节点。

3、若当前节点为根节点且为红色,则将其染黑;若当前节点为根节点且为黑色,则修正结束。

C++14
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四、场景三:兄弟节点为黑色,远侄子为黑色、近侄子为红色

近侄子指与当前节点同侧的侄子(如当前为左孩子,则近侄子为兄弟的左孩子)。此时先对兄弟执行一次反向旋转,使其变为场景四形态,再统一处理。

1、若当前节点为左孩子,对兄弟节点执行右旋;若为右孩子,对兄弟节点执行左旋。

2、交换兄弟节点与其新父节点(即原近侄子)的颜色。

3、更新兄弟节点指针,使其指向旋转后的新兄弟(即原近侄子)。

4、此时进入场景四状态,继续执行后续步骤。

五、场景四:兄弟节点为黑色,远侄子为红色

此为最终可终结修正的场景。通过一次旋转将远侄子的黑色上移至父节点,并调整相关节点颜色,使当前子树黑高恢复且红黑性质全部满足。

1、以父节点为支点,对当前节点执行左旋(若当前为左孩子)或右旋(若为右孩子)。

2、将旋转后的原兄弟节点颜色设为父节点的颜色。

3、将旋转后的原父节点颜色设为黑色。

4、将旋转后的远侄子(即新子树的原远侄子)颜色设为黑色。

5、将当前节点置为空指针,终止修正流程。

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