Python中的树形数据结构: 红黑树的旋转操作
红黑树的旋转操作是指在红黑树上进行节点位置的调整，以维护红黑树的平衡性质。旋转操作共有左旋和右旋两种，根据经典的红黑树定义，左旋操作是将一个父节点的右子节点作为其新的父节点，同时将该父节点作为其新的左子节点；右旋操作则是将一个父节点的左子节点作为其新的父节点，同时将该父节点作为其新的右子节点。
下面是红黑树旋转操作的Python代码实现：
class Node: def __init__(self, key): self.key = key self.parent = None self.left = None self.right = None self.color = 1 class RedBlackTree: def __init__(self): self.null_node = Node(None) self.null_node.color = 0 self.null_node.left = None self.null_node.right = None self.root = self.null_node def left_rotate(self, x): y = x.right x.right = y.left if y.left != self.null_node: y.left.parent = x y.parent = x.parent if x.parent == self.null_node: self.root = y elif x == x.parent.left: x.parent.left = y else: x.parent.right = y y.left = x x.parent = y def right_rotate(self, x): y = x.left x.left = y.right if y.right != self.null_node: y.right.parent = x y.parent = x.parent if x.parent == self.null_node: self.root = y elif x == x.parent.left: x.parent.left = y else: x.parent.right = y y.right = x x.parent = y
以上代码中，我们定义了一个Node类作为红黑树节点的数据结构，包含了节点的键值、指向父节点的指针、指向左子节点的指针、指向右子节点的指针、颜色等信息。此外，我们还定义了一个RedBlackTree类，其中包括了红黑树的根节点、空节点、左旋操作和右旋操作等方法。在left_rotate和right_rotate方法中，我们按照红黑树旋转操作的规则，对节点的指针和父节点进行了相应的修改，以保证红黑树的平衡性质。
以下是一些简单的使用示例：
tree = RedBlackTree() tree.insert(3) tree.insert(1) tree.insert(7) tree.insert(5) tree.insert(9) # 执行左旋操作 tree.left_rotate(tree.search(7)) # 执行右旋操作 tree.right_rotate(tree.search(5))
在上面的示例中，我们实例化了一个红黑树对象tree，然后向其中插入了一些节点，并进行了左旋和右旋操作。通过search方法可以在红黑树中找到对应的节点。
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