ต้นไม้สีแดงและดำ: คำอธิบายคุณลักษณะ

Rudolf Bayer พัฒนาระบบของ "ต้นไม้สีแดงดำ" ในช่วงต้นทศวรรษ 1970 ชื่อนี้ให้กับ L. Gimpas และ R. Sedgwick

สิ่งที่เป็นต้นไม้สีแดงดำ

ควรสังเกตว่าพวกมันเป็นสายพันธุ์เดียวกันต้นไม้ไบนารีสมดุลตัวเองให้ขนาดความสูงนับจากจำนวนโหนดและสร้างกระบวนการค้นหาต้นไม้ขั้นต้นและขั้นพื้นฐานในระยะเวลาอันสั้น การดำเนินการดังกล่าวรวมถึงการแนบยกเว้นและค้นหาโหนด ยอดคงเหลือให้ไว้บนพื้นฐานของการกรอกแอตทริบิวต์ของการกำหนดแอ็พพลิเคชันของโหนดสี คุณสมบัตินี้ใช้แนวคิดที่เป็นไปได้และแสดงด้วยสีที่กล่าวมา

จำนวนหน่วยดำบนกิ่งตั้งแต่จุดเริ่มต้น (ราก) ถึงชั้นสุดท้าย (ใบ) เรียกว่าความสูงของต้นไม้สีดำ

ภาวะฉุกเฉินของระยะ

อธิบายโครงสร้างการค้นหาด้วยตัวเองในแบบของตนเองงานผู้เขียนบทความอาจไม่ได้คาดหวังว่าจะเป็นผู้ก่อตั้งของคำใหม่ อย่างไรก็ตามโชคชะตาสั่งให้พิมพ์ได้สองสีเท่านั้น พวกเขายังแสดงทุกบิตที่เข้าร่วมโหนดถัดไป

ใบสมัคร

ในวิทยาการคอมพิวเตอร์ใช้ต้นไม้สีแดงดำเพื่อสร้างข้อมูลที่สามารถเปรียบเทียบได้ซึ่งอาจรวมถึงส่วนที่ตัดตอนมาและส่วนต่างๆของจารึกหรือตัวเลข

คุณสามารถสร้างต้นไม้สีแดงดำบน Actionscript, Python, C ++ และเกือบทุกภาษาการเขียนโปรแกรมอื่น ๆ มันง่ายมาก ต้นชวาแดง - ดำยังค่อนข้างแพร่หลาย

คุณสมบัติ

ต้นไม้สีดำและสีแดงเป็นต้นไม้ค้นหาในระบบพิกัดไบนารี ในระบบเหล่านี้โหนดใด ๆ มีค่าสีที่แน่นอน อาจใช้คำอธิบายข้างต้นได้ นอกเหนือจากเงื่อนไขทั้งหมดที่ใช้กับต้นไม้ไบนารีแล้วพันธุ์ที่อยู่ระหว่างการพิจารณายังใช้กฎเหล่านี้ด้วย:

• สีของโหนดเป็นเพียงหนึ่งในสองรายการข้างต้น ไม่มีตัวเลือกอื่น ๆ นอกจากนี้ยังสะท้อนให้เห็นในชื่อของคำ
• รากของต้นไม้ควรทาสีดำเสมอ ข้อยกเว้นเป็นไปได้ แต่ส่วนเบี่ยงเบนจากกฎดังกล่าวจะเพิ่มความเสี่ยงที่ต้นไม้จะสมดุล
• ใบทั้งหมดมีค่าเป็นโมฆะ (NIL) และแสดงด้วยสีดำ
• สิ่งสำคัญคือต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าทั้งสองลูกของแต่ละโหนดแม่สีแดงมีสีดำ
• เส้นทางที่ง่าย ๆ จากโหนดใดโหนดหนึ่งไปยังโหนดลูกที่มีใบมีสีให้จำนวนหน่วยโครงสร้างสีดำเหมือนกัน

บางครั้งมีการตีความต้นไม้สีแดง - ดำเป็นต้นไม้การค้นหาแบบไบนารีแบบดาษดื่น ความแตกต่างของพวกเขาจะพิจารณาจากข้อเท็จจริงที่ว่าแทนที่จะเป็นโหนดสีบางซี่โครงจะมีสีตามค่าข้างต้น

เลือกต้นไม้สีแดง - ดำทำไม

ต้นไม้สีดำและสีแดงเป็นรูปแบบที่พบมากที่สุดแห่งหนึ่งของต้นไม้ค้นหาแบบไบนารีที่มีการถ่วงดุลด้วยตัวเองซึ่งมักถูกกล่าวถึงในแง่การปฏิบัติ

สิ่งที่อธิบายความนิยมของพวกเขา?การปฏิบัติเป็นสิ่งที่ขี้เกียจและเป็นเรื่องที่ควรยอมรับ สิ่งที่ยุ่งยากเกินไปและยากที่จะใช้งานและในขณะเดียวกันก็ให้ผลลัพธ์ที่ใกล้เคียงกับวิธีที่ง่ายกว่าเสียชีวิตหรือไปไกลกว่านี้ เช่นความชุกในคนของต้นไม้สีแดงดำจะอธิบายด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าพวกเขามักจะให้ความสมดุลที่ดีที่สุดระหว่างคุณภาพและระดับของความสมดุลและความฉลาดแกมโกงในการบำรุงรักษาของ

ตัวอย่างเช่นถ้าเราเปรียบเทียบพวกเขากับผู้ที่เข้าระดับของความสมดุลกับต้นไม้แล้วอาจมีสถานการณ์เมื่อมีการสังเกตว่าตัวแทน "เหมาะ" กำหนดความต้องการไม่ก้าวร้าวเกินไป และในเงื่อนไขของการดำเนินการของการยกเว้นจากต้นไม้หรือการกลับรายการเวลาและความพยายามมากเกินไปจะใช้เพื่อรักษาสมดุลในสถานการณ์ที่กำหนด

กระบวนการ

กระบวนการพิสูจน์อักษรไบนารีสีดำและสีดำเกือบจะเหมือนกันสำหรับสาขาการค้นหาไบนารีอื่น ๆ นี่เป็นจริงเนื่องจากต้นไม้สีดำและแดงเป็นหนึ่งในสายพันธุ์เฉพาะของต้นไม้การค้นหาแบบไบนารีแบบคลาสสิก

อย่างไรก็ตามเมื่อทำงานกับพวกเขาควรจะนำมาพิจารณาความเป็นไปได้สูงที่การผลิตโดยตรงของการกระทำของการรวมหรือการยกเว้นข้อมูลอาจทำให้เกิดความเสียหายกับโครงสร้างของต้นไม้สีดำและสีแดง ข้อดีอย่างมากก็คือสำหรับการฟื้นฟูสมบัตินั้นจำเป็นต้องมีการกระทำที่ค่อนข้างเล็กเช่นการเปลี่ยนสีและการหมุนของต้นไม้น้อยกว่าสามครั้ง ในความเป็นจริงการดำเนินการทั้งหมดนี้ไม่ใช้เวลามากนัก

ดำเนินการกับการแทรกหรือการรวมองค์ประกอบเป็นส่วนที่เพิ่มขึ้นของโหนดที่ตามมา ฟังก์ชันนี้มีลักษณะคล้ายกันในโครงสร้างการค้นหาไบนารีทั้งหมด ขั้นตอนต่อไปคือการทำให้สีโหนดเป็นสีแดง ข้อแตกต่างเพียงอย่างเดียวก็คือถ้าคุณเพิ่มแผ่นงานก่อนเมื่อแทรกลงในโครงสร้างการค้นหาแบบไบนารีสีดำและสีแดงจะไม่นำข้อมูลใด ๆ ดังนั้นแทนพวกเขาโหนดภายในจะถูกเพิ่มที่จะมีสีแดงและลูกหลานของทั้งสองสีดำ

นอกจากนี้การกระทำของเราจะถูกกำหนดโดยสีของโหนดที่อยู่ติดกัน สำหรับพวกเขาคำว่า "ลุง" จะใช้ การเปรียบเทียบโดยตรงกับต้นไม้ลำดับวงศ์ตระกูล จึง:

• ลักษณะที่ทุกใบรักษาสีดำควรได้รับรู้เสมอ
• ลำดับของสองอนุพันธ์แต่ละโหนดสีแดงมีสีดำอาจขัดจังหวะ แต่เกิดขึ้นเฉพาะเมื่อมีการเพิ่มโหนดสีแดงเมื่อสีของสีดำเปลี่ยนเป็นสีแดงหรือเมื่อทั้งต้นไม้ถูกเปิด
• โปรดทราบว่าลำดับจากโหนดไปยังแผ่นที่มีโหนดสีดำจำนวนเท่ากันอาจเสียหายได้ นี้จะเกิดขึ้นเฉพาะเมื่อโหนดสีดำถูกเปิดองค์ประกอบสีแดงจะเปลี่ยนเป็นสีดำและในสถานการณ์ตรงกันข้ามในการทาสีเป็นสีดำเป็นสีแดง เดียวกันสามารถทำได้เมื่อเปลี่ยนต้นไม้

การศึกษาทั้งหมดข้างต้นเป็นเรื่องง่ายที่จะหาวิธีการค้นหาในต้นไม้สีแดงและสีดำ

การตีความที่น่าสนใจของแนวคิดแบบง่ายๆเช่นต้นไม้โดยมีคำอธิบายสี - แดงดำหรือน้ำตาลดำ ตอนนี้คุณรู้เรื่องนี้แล้ว