`
leon_a
  • 浏览: 79038 次
  • 性别: Icon_minigender_1
  • 来自: 拜月神教
社区版块
存档分类
最新评论

区间树

阅读更多
package acmcode;


/**
 * @author Leon.Chen
 *
 */
public class IntervalTree {


    /**
     * 红
     */
    private static final String RED = "red";

    /**
     * 黑
     */
    private static final String BLACK = "black";

    /**
     * 根节点
     */
    private RBNode root;

    /**
     * 左旋转
     * 
     * @param x
     */
    private void leftRotate(RBNode x) {
        RBNode y = x.right;
        x.right = y.left;
        y.left.parent = x;
        x.setMinPointAndMaxPoint();
        y.parent = x.parent;
        if (x.parent == null) {
            root = y;
        } else {
            if (x == x.parent.left) {
                x.parent.left = y;
            } else {
                x.parent.right = y;
            }
        }
        y.left = x;
        x.parent = y;
        y.setMinPointAndMaxPoint();
    }

    /**
     * 右旋转
     * 
     * @param y
     */
    private void rightRotate(RBNode y) {
        RBNode x = y.left;
        y.left = x.right;
        x.right.parent = y;
        y.setMinPointAndMaxPoint();
        x.parent = y.parent;
        if (y.parent == null) {
            root = x;
        } else {
            if (y == y.parent.left) {
                y.parent.left = x;
            } else {
                y.parent.right = x;
            }
        }
        x.right = y;
        y.parent = x;
        x.setMinPointAndMaxPoint();
    }

    /**
     * 红黑树插入方法
     * 
     * @param z
     */
    public void RBInsert(RBNode z) {
        if (root == null) {
            root = z;
            root.color = BLACK;
            root.setMinPointAndMaxPoint(z);
        } else {
            RBNode x = root;
            RBNode y = null;
            while (isNotNilNode(x)) {
                y = x;
                x.setMinPointAndMaxPoint(z);
                if (z.value.compareTo(x.value) < 0) {
                    x = x.left;
                } else {
                    x = x.right;
                }
            }
            if (z.value.compareTo(y.value) < 0) {
                y.left = z;
            } else {
                y.right = z;
            }
            z.color = RED;
            z.setMinPointAndMaxPoint(z);
            z.parent = y;
        }
        z.left = new RBNode(BLACK);
        z.right = new RBNode(BLACK);
        RBInsertFixUp(z);
    }

    /**
     * 解决插入冲突
     * 
     * @param z
     */
    private void RBInsertFixUp(RBNode z) {
        while (z.parent != null && z.parent.color.equals(RED)) {
            if (z.parent == z.parent.parent.left) {
                RBNode y = z.parent.parent.right;
                if (y.color.equals(RED)) {
                    z.parent.color = BLACK;
                    y.color = BLACK;
                    z.parent.parent.color = RED;
                    z = z.parent.parent;
                } else if (z == z.parent.right) {
                    z = z.parent;
                    leftRotate(z);
                } else if (z == z.parent.left) {
                    z.parent.color = BLACK;
                    z.parent.parent.color = RED;
                    rightRotate(z.parent.parent);
                }
            } else {
                RBNode y = z.parent.parent.left;
                if (y.color.equals(RED)) {
                    z.parent.color = BLACK;
                    y.color = BLACK;
                    z.parent.parent.color = RED;
                    z = z.parent.parent;
                } else if (z == z.parent.left) {
                    z = z.parent;
                    rightRotate(z);
                } else if (z == z.parent.right) {
                    z.parent.color = BLACK;
                    z.parent.parent.color = RED;
                    leftRotate(z.parent.parent);
                }
            }
        }
        root.color = BLACK;
    }

    /**
     * @param deleteNode
     */
    public void RBDelete(RBNode deleteNode) {
        RBNode y = null;
        RBNode z = serach(deleteNode.value);
        if (isNilNode(z.left) || isNilNode(z.right)) {
            y = z;
        } else {
            y = treeSuccessor(z);
        }
        RBNode x = null;
        if (isNotNilNode(y.left)) {
            x = y.left;
        } else {
            x = y.right;
        }
        x.parent = y.parent;
        if (isNilNode(y.parent)) {
            root = x;
        } else {
            if (y == y.parent.left) {
                y.parent.left = x;
            } else {
                y.parent.right = x;
            }
        }
        if (y != z) {
            z.value = y.value;
        }
        if (y.color.equals(BLACK)) {
            RBDeleteFixUp(x);
        }
    }

    /**
     * @param x
     */
    private void RBDeleteFixUp(RBNode x) {
        // 解决黑黑冲突,完善中
        while (x != root && x.color.equals(BLACK)) {
            if (x == x.parent.left) {
                RBNode w = x.parent.right;
                if (w.color.equals(RED)) {
                    w.color = BLACK;
                    x.parent.color = RED;
                    leftRotate(x.parent);
                    w = x.parent.right;
                } else if (w.left.color.equals(BLACK) && w.right.color.equals(BLACK)) {
                    w.color = RED;
                    x = x.parent;
                } else if (w.right.color.equals(BLACK)) {
                    w.left.color = BLACK;
                    w.color = RED;
                    rightRotate(w);
                    w = x.parent.right;
                } else if (w.left.color.equals(BLACK)) {
                    w.color = x.parent.color;
                    x.parent.color = BLACK;
                    w.right.color = BLACK;
                    leftRotate(x.parent);
                    x = root;
                }
            } else {
                RBNode w = x.parent.left;
                if (w.color.equals(RED)) {
                    w.color = BLACK;
                    x.parent.color = RED;
                    rightRotate(x.parent);
                    w = x.parent.left;
                } else if (w.left.color.equals(BLACK) && w.right.color.equals(BLACK)) {
                    w.color = RED;
                    x = x.parent;
                } else if (w.left.color.equals(BLACK)) {
                    w.right.color = BLACK;
                    w.color = RED;
                    leftRotate(w);
                    w = x.parent.left;
                } else if (w.right.color.equals(BLACK)) {
                    w.color = x.parent.color;
                    x.parent.color = BLACK;
                    w.left.color = BLACK;
                    rightRotate(x.parent);
                    x = root;
                }
            }
        }
        x.color = BLACK;
    }

    /**
     * 找后继
     * 
     * @param node
     * @return RBNode
     */
    public RBNode treeSuccessor(RBNode node) {
        if (node.right != null) {
            return treeMiniMum(node.right);
        }
        RBNode currentNode = getParentNode(node);
        while (currentNode != null && node == currentNode.right) {
            node = currentNode;
            currentNode = getParentNode(node);
        }
        return currentNode;
    }

    /**
     * 找前驱
     * 
     * @param node
     * @return RBNode
     */
    public RBNode treePrecursor(RBNode node) {
        if (node.left != null) {
            return treeMaxiMum(node.left);
        }
        RBNode currentNode = getParentNode(node);
        while (currentNode != null && node == currentNode.left) {
            node = currentNode;
            currentNode = getParentNode(node);
        }
        return currentNode;
    }

    /**
     * 最大节点
     * 
     * @param node
     * @return RBNode
     */
    public RBNode treeMaxiMum(RBNode node) {
        while (isNotNilNode(node.right)) {
            node = node.right;
        }
        return node;
    }

    /**
     * 最小节点
     * 
     * @param node
     * @return RBNode
     */
    public RBNode treeMiniMum(RBNode node) {
        while (isNotNilNode(node.left)) {
            node = node.left;
        }
        return node;
    }

    /**
     * 找节点的父节点
     * 
     * @param node
     * @return TreeNode
     */
    public RBNode getParentNode(RBNode node) {
        RBNode current = root;
        RBNode trailCurrent = null;
        while (isNotNilNode(current)) {
            if (current.value.compareTo(node.value) == 0) {
                break;
            }
            trailCurrent = current;
            if (node.value.compareTo(current.value) < 0) {
                current = current.left;
            } else {
                current = current.right;
            }
        }
        return trailCurrent;
    }

    /**
     * 搜索
     * 
     * @param value
     * @return TreeNode
     */
    public RBNode serach(RBValue value) {
        return treeSerach(root, value);
    }

    /**
     * 搜索
     * 
     * @param node
     * @param value
     * @return TreeNode
     */
    public RBNode treeSerach(RBNode node, RBValue value) {
        if (isNotNilNode(node) && node.value.compareTo(value) == 0) {
            return node;
        }
        if (value.compareTo(node.value) < 0) {
            return treeSerach(node.left, value);
        } else {
            return treeSerach(node.right, value);
        }
    }

    /**
     * 中序遍历
     * 
     * @param node
     */
    public void inOrder(RBNode node) {
        if (isNotNilNode(node)) {
            inOrder(node.left);
            System.out.println(node.value+","+node.color);
            inOrder(node.right);
        }
    }
    
    /**
     * 先序遍历
     * 
     * @param node
     */
    public void perOrder(RBNode node) {
        if (isNotNilNode(node)) {
            System.out.println(node.value+","+node.color);
            perOrder(node.left);
            perOrder(node.right);
        }
    }

    /**
     * @param node
     * @return 是否为NIL[T]节点
     */
    private boolean isNotNilNode(RBNode node) {
        return node != null && node.value != null;
    }

    /**
     * @param node
     * @return 是否为NIL[T]节点
     */
    private boolean isNilNode(RBNode node) {
        return !isNotNilNode(node);
    }

    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        IntervalTree tree = new IntervalTree();
        tree.RBInsert(new RBNode(new RBValue(0,3)));
        tree.RBInsert(new RBNode(new RBValue(5,8)));
        tree.RBInsert(new RBNode(new RBValue(6,10)));
        tree.RBInsert(new RBNode(new RBValue(8,9)));
        tree.RBInsert(new RBNode(new RBValue(15,23)));
        tree.RBInsert(new RBNode(new RBValue(16,21)));
        tree.RBInsert(new RBNode(new RBValue(17,19)));
        tree.RBInsert(new RBNode(new RBValue(19,20)));
        tree.RBInsert(new RBNode(new RBValue(25,30)));
        tree.RBInsert(new RBNode(new RBValue(26,26)));
        System.out.println("=================");
        System.out.println("root = "+tree.root.value);
        System.out.println("=================");
        tree.inOrder(tree.root);
        System.out.println("=================");
        tree.perOrder(tree.root);
    }

}

package acmcode;

/**
 * @author Leon.Chen
 *
 */
public class RBNode {

    /**
     * 
     */
    public RBNode parent;

    /**
     * 
     */
    public RBNode left;

    /**
     * 
     */
    public RBNode right;

    /**
     * 
     */
    public RBValue value;

    /**
     * 
     */
    public String color;

    /**
     * @param color
     */
    public RBNode(String color) {
        this.color = color;
    }

    /**
     * 
     */
    public RBNode() {

    }

    /**
     * @param value
     */
    public RBNode(RBValue value) {
        this.value = value;
    }
    
    /**
     * @param node
     */
    public void setMinPointAndMaxPoint(RBNode node) {
        if(node.value.startPoint<this.value.minPoint) {
            this.value.minPoint = node.value.startPoint;
        }
        if(node.value.endPoint>this.value.maxPoint) {
            this.value.maxPoint = node.value.endPoint;
        }
    }
    
    /**
     * 
     */
    public void setMinPointAndMaxPoint() {
        int min = 0;
        int max = 0;
        if (this.left.value == null && this.right.value == null) {
            min = this.value.startPoint;
            max = this.value.endPoint;
        } else {
            min = getMin();
            max = getMax();
        }
        this.value.minPoint = min;
        this.value.maxPoint = max;
    }
    
    /**
     * @return min
     */
    private int getMin() {
        RBNode left = this.left;
        RBNode right = this.right;
        int temp = getMin(left,right);
        if(this.value.startPoint > temp) {
            return temp;
        }
        return this.value.startPoint;
    }
    
    /**
     * @return max
     */
    private int getMax() {
        RBNode left = this.left;
        RBNode right = this.right;
        int temp = getMax(left,right);
        if(this.value.endPoint >temp) {
            return this.value.endPoint;
        }
        return temp;
    }
    
    /**
     * @param node1
     * @param node2
     * @return min
     */
    private int getMin(RBNode node1, RBNode node2) {
        if (node1.value == null && node2.value == null) {
            return 2147483647;
        }
        if (node1.value == null) {
            return node2.value.minPoint;
        }
        if (node2.value == null) {
            return node1.value.minPoint;
        }
        return (node1.value.minPoint < node2.value.minPoint ? node1.value.minPoint : node2.value.minPoint);
    }
    
    /**
     * @param node1
     * @param node2
     * @return max
     */
    private int getMax(RBNode node1, RBNode node2) {
        if (node1.value == null && node2.value == null) {
            return 0;
        }
        if (node1.value == null) {
            return node2.value.maxPoint;
        }
        if (node2.value == null) {
            return node1.value.maxPoint;
        }
        return (node1.value.maxPoint < node2.value.maxPoint ? node2.value.maxPoint : node1.value.maxPoint);
    }
}

package acmcode;

/**
 * @author Leon.Chen
 *
 */
public class RBValue {

    /**
     * 
     */
    public int startPoint;

    /**
     * 
     */
    public int endPoint;

    /**
     * 初始化minPoint为无穷大
     */
    public int minPoint = 2147483647;

    /**
     * 
     */
    public int maxPoint;

    /**
     * @param startPoint
     * @param endPoint
     */
    public RBValue(int startPoint, int endPoint) {
        this.startPoint = startPoint;
        this.endPoint = endPoint;
    }

    /**
     * @param otherValue
     * @return 比较结果
     */
    public int compareTo(RBValue otherValue) {
        int thisVal = this.startPoint;
        int anotherVal = otherValue.startPoint;
        return (thisVal < anotherVal ? -1 : (thisVal == anotherVal ? 0 : 1));
    }

    public String toString() {
        return "[" + startPoint + "," + endPoint + "]" + " , [" + minPoint + "," + maxPoint + "]";
    }
}
1
1
分享到:
评论
1 楼 liuxuejin 2011-04-19  
好!慢慢下载来看看

相关推荐

    区间树查找区间算法的实现

    区间树是一种数据结构,主要用于高效地处理一系列区间查询和操作,比如查找与特定点相交的区间、查找覆盖某一区间的最小区间等。在计算机科学中,它在图形学、数据库、调度算法等多个领域有广泛应用。这个压缩包文件...

    区间树(c++实现)

    由红黑树实现区间树算法,实现去检查找,和最小区间的确定。 区间树上的重叠区间查找算法:通过增加树结点的信息域将红黑树扩张为区间树,并通过给定的某个区间i,查找区间树上相应的重叠区间。 这是一个用c++语言...

    区间树上的重叠区间查找算法源代码和实验报告

    区间树是一种数据结构,特别设计用于高效地处理区间或段上的查询和操作。在这个场景下,"重叠区间查找算法"是指在一组区间中找出与给定区间有重叠的区间集合。区间树通过分割区间并将其存储在二叉树结构中,允许我们...

    红黑树与区间树算法实现

    红黑树和区间树是两种在计算机科学中广泛使用的数据结构,主要应用于高效的数据管理和查询。在本实验中,我们探讨了如何用C++来实现这两种数据结构,并提供了相关的可视化功能。 红黑树是一种自平衡二叉查找树,由...

    区间树的重叠区间查找算法

    算法导论,在红黑树的基础上扩张出区间树的数据结构,并且构造区间树的重叠区间查找算法。

    中科大区间树查找报告

    ### 中科大区间树查找报告知识点解析 #### 一、区间树的基本概念 区间树是一种特殊的二叉搜索树,主要用于存储一系列区间,并支持快速查询这些区间中与指定区间重叠的所有区间。它在数据结构中属于较为高级的一种...

    区间树查询算法实现

    本文讨论的区间树查询算法,是在平面内线段均与坐标轴平行的理想的情况下,采用几何分析的方法,通过构造空间复杂度为O(n)的便于搜索的区间树,能够在O(log n + k)(k为所有报告出的线段数量)的时间内,完成与坐标轴...

    红黑树、区间树

    红黑树和区间树是两种在计算机科学中广泛使用的数据结构,主要应用于高效的数据存储和检索。它们在算法和数据结构领域具有重要地位,尤其在处理动态集合或需要快速查找和更新操作的问题时。 首先,我们来详细了解...

    区间树查找算法

    区间树上的重叠区间查找算法:构造1000个节点的区间树,查找具有最小低端点的重叠区间。亲测VS可运行,VC不能运行是因为不支持操作符重载。

    区间树的实现

    区间树的实现

    区间树上重叠区间查找

    区间树上重叠区间查找 本次试验是在红黑树的基础上扩展数据结构

    区间树的查询操作c++

    实验进行的是区间树的查询操作,参照的是《算法导论》中关于区间树的描述,在红黑树的基础上加以改造实现,采用的是c++。代码已经过测试可用

    c.rar_c++区间树_区间树

    本文将深入探讨标题“c.rar_c++区间树_区间树”所涵盖的几个重要知识点:区间树、红黑树、二分查找、多种排序算法以及快速矩阵运算。这些知识点在实际编程中有着广泛的应用,尤其是在数据结构和算法设计中。 1. **...

    红黑树 区间树实验报告

    区间树的数据结构通常基于二叉树,每个节点除了保存区间的相关信息外,还可能需要额外的信息来支持查询操作,如最大结束点等。 #### 2.4 运行结果 运行结果应展示了区间树的构建过程以及查询操作的结果。 #### ...

    overlap-interval-.zip_interval overlap_区间树

    区间树是一种数据结构,主要用来高效地处理一系列区间上的查询,包括查找、插入和删除操作。在计算机科学中,特别是算法和数据结构领域,区间树是解决区间重叠问题的有效工具。标题“overlap-interval-.zip_interval...

    区间树(????为什么非要写满11字??????)

    区间树是一种高效的数据结构,常用于处理动态区间查询和更新问题。在给定的题目描述中,区间树被用来解决一个数列的单点修改和区间求和问题。以下是关于区间树及其应用的详细解释: **1. 区间树的基本概念** 区间树...

    MIT算法导论公开课之课程笔记 11.扩充的数据结构、动态有序统计和区间树.rar

    扩充的数据结构、动态有序统计和区间树》 本课程笔记主要探讨了计算机科学中的重要概念——数据结构的扩展、动态有序统计以及区间树。这些主题在算法设计和分析中起着至关重要的作用,特别是在处理大量数据时。以下...

    区间树上重叠区间查找算法.doc

    区间树上重叠区间查找算法.doc

    中科大 算法 实验二报告

    区间树(interval tree)是一种对动态集合进行维护的扩张红黑树,因此可在实验二红黑树的基础上进行扩张。为此,本实验(实验三)在实验二的基础上对红黑树的节点增加新的附加信息,并设计新的操作。从而熟悉并实现...

    pascal区间线段树

    **Pascal 区间线段树详解** 线段树(Segment Tree)是一种数据结构,用于高效地处理数组或序列上的区间查询与修改操作。在Pascal编程语言中,我们可以使用记录(Record)类型来实现一个区间线段树。以下是基于给定...

Global site tag (gtag.js) - Google Analytics