基於QT Creator的紅黑樹
採用QT的按鈕實現插入刪除等控制，採用QT的文字框輸出紅黑樹。
main.cpp
#include "mainwindow.h" #include <QApplication> #include "rbtree.h" int main(int argc, char *argv[]) { QApplication a(argc, argv); MainWindow w; w.setWindowTitle("RedBlackTree"); w.setObjectName("MainWindow"); w.setStyleSheet("#MainWindow{border-image:url(C://Users//zhangyq//Desktop//bg.png);}"); w.show(); return a.exec(); }
mainwiindow.cpp
#include "mainwindow.h" #include "ui_mainwindow.h" MainWindow::MainWindow(QWidget *parent) : QMainWindow(parent), ui(new Ui::MainWindow) { ui->setupUi(this); } MainWindow::~MainWindow() { delete ui; } bool MainWindow::GetNum(int &i) //獲得鍵盤輸入的資料 { bool ok; i = QInputDialog::getInt(this, tr("Prossing..."), tr("Number: "), 0, 0, 1000, 1, &ok); if(!ok) return false; return true; } void MainWindow::on_AddBtn_clicked() //Add槽函式 { int num; if(!GetNum(num)) return; //未輸入資料，則直接結束 if(t.find(num)) //如果資料已經存在，根據紅黑樹的定義，樹中不能出現相同節點，此時向用戶反饋錯誤資訊 QMessageBox::warning(this, tr("Warning"), tr("Number Existing!"),QMessageBox::Abort); t.insert(num); //插入 QString str; t.print(str); //顯示 ui->DisplyEdit->setText(str); } void MainWindow::on_DelBtn_clicked() //Deleet槽函式 { int num; if(!GetNum(num)) return; //未輸入資料，則直接結束 if(!t.find(num)) //如果樹中無此節點，向用戶反饋錯誤資訊 QMessageBox::warning(this, tr("Warning"), tr("Can't Find!"),QMessageBox::Abort); t.erase(num); //刪除 QString str; t.print(str); //顯示 ui->DisplyEdit->setText(str); } void MainWindow::on_ResetBtn_clicked() //Clear槽函式 { t.destroy(t.root()); //銷燬紅黑紅樹，釋放節點 t.root() = nullptr; ui->DisplyEdit->setText(""); }
mainwindow.h
#ifndef MAINWINDOW_H #define MAINWINDOW_H #include <QMainWindow> #include <QInputDialog> #include <rbtree.h> #include <QString> #include <QMessageBox> namespace Ui { class MainWindow; } class MainWindow : public QMainWindow { Q_OBJECT public: explicit MainWindow(QWidget *parent = 0); ~MainWindow(); bool GetNum(int &); //獲取輸入資料 private slots: void on_AddBtn_clicked(); //Add槽函式 void on_DelBtn_clicked(); //Delete槽函式 void on_ResetBtn_clicked(); //Clear槽函式 private: RBTree t; Ui::MainWindow *ui; }; #endif // MAINWINDOW_H
rbtree.cpp
#include "rbtree.h"
void RBTree::rotate_left(Node * x) //左旋，用於重構
{
Node * y = x->right; //以右子節點為支點旋轉
x->right = y->left;
if (y->left)
y->left->parent = x;
y->parent = x->parent;
if (x == root())
root() = y;
else if (x == x->parent->left)
x->parent->left = y;
else
x->parent->right = y;
y->left = x;
x->parent = y;
}
void RBTree::rotate_right(Node * x) //右旋，用於重構
{
Node * y = x->left; //以左子節點為支點旋轉
x->left = y->right;
if (y->right)
y->right->parent = x;
y->parent = x->parent;
if (x == root())
root() = y;
else if (x == x->parent->right)
x->parent->right = y;
else
x->parent->left = y;
y->right = x;
x->parent = y;
}
void RBTree::destroy(Node * node) //樹的銷燬
{
if (node == nullptr)
return;
destroy(node->left); //銷燬左孩子
destroy(node->right); //銷燬右孩子
delete node; //釋放節點
}
Node *& RBTree::root()
{
return header->left; //head->l=root
}
void RBTree::insert_rebalance(Node * x) //插入後重構
{
x->color = red;
while (x != root() && x->parent->color == red) //父親節點是紅色時重構
{
if (x->parent == x->parent->parent->left)
{
Node * y = x->parent->parent->right;
if (y && y->color == red) // Case 1 叔叔節點為紅色
{
x->parent->color = black;
y->color = black;
x->parent->parent->color = red;
x = x->parent->parent;
}
else //叔叔節點黑色
{
if (x == x->parent->right) // Case 2當前節點為其父親節點右孩子
{
x = x->parent;
rotate_left(x);
}
x->parent->color = black; // Case 3當前節點為其父親節點左孩子
x->parent->parent->color = red;
rotate_right(x->parent->parent);
}
}
else //和上面相同，映象操作
{
Node * y = x->parent->parent->left;
if (y && y->color == red)
{
x->parent->color = black;
y->color = black;
x->parent->parent->color = red;
x = x->parent->parent;
}
else
{
if (x == x->parent->left)
{
x = x->parent;
rotate_right(x);
}
x->parent->color = black;
x->parent->parent->color = red;
rotate_left(x->parent->parent);
}
}
}
root()->color = black; //最後根節點重新著色為黑色
}
void RBTree::erase_rebalance(Node * z) //刪除後重構
{
Node * y = z;
Node * x = nullptr;
Node * x_parent = nullptr;
if (y->left == nullptr)
x = y->right;
else if (y->right == nullptr)
x = y->left;
else
{
y = y->right; //找右子樹最小節點
while (y->left)
y = y->left;
x = y->right;
}
if (y != z) //y是z的祖先// the third
{
z->left->parent = y;
y->left = z->left;
if (y != z->right)
{
x_parent = y->parent;
if (x)
x->parent = y->parent;
y->parent->left = x;
y->right = z->right;
z->right->parent = y;
}
else
x_parent = y;
if (root() == z)
root() = y;
else if (z->parent->left == z)
z->parent->left = y;
else
z->parent->right = y;
y->parent = z->parent;
swap(y->color, z->color);
y = z;
}
else
{
x_parent = y->parent;
if (x)
x->parent = y->parent;
if (root() == z)
root() = x;
else if (z->parent->left == z)
z->parent->left = x;
else
z->parent->right = x;
}
//現在，y是想要刪除的節點！
// x是y的子節點，x必須是空節點
// 重構的實現
// .....
if (y->color == black)
{
while (x != root() && (x == nullptr || x->color == black))
{
if (x == x_parent->left)
{
Node * w = x_parent->right; // w can not possibly be nullptr!
if (w->color == red) // Case 1當前結點是黑色，兄弟結點是紅色
{
w->color = black;
x_parent->color = red;
rotate_left(x_parent);
w = x_parent->right;
}
if ((w->left == nullptr || w->left->color == black) && // Case 2當前結點是黑色，兄弟結點是黑色，兩個孩子為空或是黑色
(w->right == nullptr || w->right->color == black))
{
w->color = red;
x = x_parent;
x_parent = x_parent->parent;
}
else
{
if (w->right == nullptr || w->right->color == black)//Case 3
{ //當前結點是黑色，兄弟結點是黑色，兄弟結點的左孩子是紅色，右孩子為空或是黑色
if (w->left)
w->left->color = black;
w->color = red;
rotate_right(w);
w = x_parent->right;
}
w->color = x_parent->color; // Case 4
x_parent->color = black; //當前結點是黑色，兄弟結點是黑色，兄弟結點的右孩子是紅色，左孩子為空或紅黑皆可
if (w->right)
w->right->color = black;
rotate_left(x_parent);
break;
}
}
else //和上面相同，映象操作
{
Node * w = x_parent->left;
if (w->color == red)
{
w->color = black;
x_parent->color = red;
rotate_right(x_parent);
w = x_parent->left;
}
if ((w->right == nullptr || w->right->color == black) &&
(w->left == nullptr || w->left->color == black))
{
w->color = red;
x = x_parent;
x_parent = x_parent->parent;
}
else
{
if (w->left == nullptr || w->left->color == black)
{
if (w->right)
w->right->color = black;
w->color = red;
rotate_left(w);
w = x_parent->left;
}
w->color = x_parent->color;
x_parent->color = black;
if (w->left)
w->left->color = black;
rotate_right(x_parent);
break;
}
}
} // while (x != root() && (x == nullptr || x->color == black))
if (x)
x->color = black;
} // if (y->color == black)
}
RBTree::RBTree()
{
header = new Node(0);
}
RBTree::~RBTree()
{
destroy(root());
delete header;
header = nullptr;
}
Node * RBTree::insert(int key) //插入
{
Node * cur = root();
Node * pre = header;
while (cur)
{
pre = cur;
if (key < cur->key)
cur = cur->left;
else if (key > cur->key)
cur = cur->right;
else
return nullptr;
}
cur = new Node(key);
cur->parent = pre;
if (pre == header || key < pre->key)
pre->left = cur;
else
pre->right = cur;
insert_rebalance(cur); //重構
return cur;
}
Node * RBTree::find(int key) //查詢
{
Node * z = root();
while (z)
{
if (key < z->key)
z = z->left;
else if (key > z->key) //和二叉排序樹相同
z = z->right;
else
return z;
}
return z;
}
void RBTree::erase(int key) //刪除
{
Node * z = find(key);
if (z)
{
erase_rebalance(z); //重構
delete z;
}
}
void RBTree::doprint(Node *T, int level, QString &str)
{
if (T == nullptr) return; //如果指標為空，返回上一層
doprint(T->right, level + 1, str); //列印右子樹，並將層次加1
for (int i = 0; i<level; i++) //按照遞迴的層次列印空格
{
str += " ";//printf(" ");
}
char num[10];
sprintf(num, "%d", T->key);
str += QString(num);
str += (T->color == red) ? "R\n\n" : "B\n\n";
doprint(T->left, level + 1, str); //列印左子樹，並將層次加1
str += "\n";
}
void RBTree::print(QString &str)
{
doprint(this->root(), 1, str);
}
rbtree.h
#ifndef RBTREE_H
#define RBTREE_H
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <QString>
using namespace std;
enum { red = 0, black = 1 };
struct Node //採用三叉連結串列表示樹的節點
{
int key;
bool color;
Node * parent;
Node * left;
Node * right;
Node(int key = 0)
{
this->key = key;
this->color = red;
this->parent = this->left = this->right = nullptr;
}
};
class RBTree
{
private:
Node * header; //head->l = root
private:
void rotate_left(Node * x); //左旋，用於重構
void rotate_right(Node * x); //右旋，用於重構
void insert_rebalance(Node * x); //插入後重構
void erase_rebalance(Node * z); //刪除後重構
public:
RBTree();
~RBTree();
Node * insert(int key); //插入
Node * find(int key); //查詢
Node *& root(); //得到根節點
void destroy(Node * node); //樹的銷燬
void erase(int key); //刪除
void print(QString &); //樹形列印
void doprint(Node *t, int level, QString &);
};
#endif // RBTREE_H
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