红黑树(Red-Black Tree)是一种自平衡的二叉查找树,它在每个节点上增加了一个存储位来表示节点的颜色,可以是红色或黑色。
性质:
每个节点要么是红色,要么是黑色。
根节点是黑色的。
每个叶子节点(NIL节点,空节点)是黑色的。
如果一个节点是红色的,则它的子节点必须是黑色的。
从任一节点到其每个叶子的所有路径都包含相同数目的黑色节点。
这些性质保证了红黑树是平衡的,最长路径不会超过最短路径的两倍,因此在最坏情况下,红黑树的查找、插入和删除操作的时间复杂度都是O(log n)。
在C语言中实现红黑树,通常会定义节点结构体如下:
struct Node {
int data;
struct Node *parent;
struct Node *left;
struct Node *right;
int color; // 0代表红色,1代表黑色
};
然后实现红黑树的插入、删除、旋转等操作,确保在每次操作后保持红黑树的性质。
红黑树在很多编程语言的标准库中都有应用,用于实现映射(Map)和集合(Set)等数据结构,因为它能够在保持平衡的同时提供较高的查找、插入和删除效率。