Java面试必知词汇:红黑树

简介: 红黑树本质上是一种二叉查找树,但它在二叉查找树的基础上额外添加了一个标记(颜色),同时具有一定的规则。

红黑树本质上是一种二叉查找树,但它在二叉查找树的基础上额外添加了一个标记(颜色),同时具有一定的规则。这些规则使红黑树保证了一种平衡,插入、删除、查找的最坏时间复杂度都为“O(logn)”。

红黑树是在1972年由Rudolf Bayer(鲁道夫·拜尔(Rudolf Bayer, 1939-)计算机学家,慕尼黑工业大学教授)发明的,当时被称为平衡二叉B树(symmetric binary B-trees)。后来,在1978年被Leo J.Guibas和Robert Sedgewick修改为如今的“红黑树”。
红黑树的本质就是在节点上追加了一个表示颜色的操作信息而已。

红黑树特点(规则)
1、任意一个节点不是黑色就是红色;
2、根节点必须是黑色;
3、每个叶子节点必须是黑色;

  • Java实现的红黑树将使用null来代表空节点,因此遍历红黑树时将看不到黑色的叶子节点,反而看到每个叶子节点都是红色的;

4、如果一个节点时红色的,则它的子节点必须是黑色的,黑色节点的子节点可以为黑色;

  • 从每个根到节点的路径上不会有两个连续的红色节点,但黑色节点是可以连续的。若给定黑色节点的个数N,最短路径情况是连续的N个黑色,树的高度为N-1;最长路径的情况为节点红黑相间,树的高度为2(N-1);

5、从一个节点到该节点的子孙节点的所有路径上包含相同数目的黑节点数量;

  • 成为红黑树最主要的条件,后续的插入、删除操作都是为了遵守这个规定;

红黑树的结构就是为了可以进行左旋和右旋控制以保证树的平衡性。
数据插入平衡修复
1、新增节点颜色初始默认为红色;
2、第一次插入,由于原树为空,所以只会违反红黑树的规则2,所以只要把根节点变为黑色即可;
3、插入节点的父节点是黑色的,那不会违背红黑树的规则,不需要变色;
4、插入节点的父节点和其叔叔节点(祖父节点的另一个子节点)均为红色的,则父节点和叔叔节点都需要变为黑色,祖父节点要变为红色;
5、插入节点的父节点是红色,叔叔节点时黑色,且插入节点是其父节点的左子节点,则将父节点和祖父节点颜色互换,随后将祖父节点修改为父节点的右子节点(右旋);
6、插入节点的父节点是红色,叔叔节点时黑色,且插入节点是其父节点的右子节点,则将父节点设置为的左子节点,插入节点将代替父节点的原始节点位置(左旋),然后使用规则4完成插入修复。
数据删除平衡修复
1、删除操作后,如果当前节点(删除后重新保存的节点)是黑色的根节点,则无法操作;
2、如果当前节点为红色的,则标明刚刚移动的后继节点是黑色的,不管后继节点的父节点是什么颜色,只要将当前节点变黑即可;
3、当前节点是黑色的,且兄弟节点是红色的(父节点和兄弟节点的子节点肯定为黑色的);
4、当前节点是黑色的,且兄弟节点是黑色的,且兄弟节点的两个子节点均为黑色的;
5、当前节点是黑色的,且兄弟节点是黑色的,且兄弟节点的左子节点是红色的,右子节点是黑色的;
6、当前节点是黑色的,且兄弟节点是黑色的,且兄弟节点的右子节点是红色的,左子节点是任意颜色;

|参考资料|

[1] 阿里云大学Java视频课程

相关文章
|
29天前
|
监控 Java 应用服务中间件
高级java面试---spring.factories文件的解析源码API机制
【11月更文挑战第20天】Spring Boot是一个用于快速构建基于Spring框架的应用程序的开源框架。它通过自动配置、起步依赖和内嵌服务器等特性,极大地简化了Spring应用的开发和部署过程。本文将深入探讨Spring Boot的背景历史、业务场景、功能点以及底层原理,并通过Java代码手写模拟Spring Boot的启动过程,特别是spring.factories文件的解析源码API机制。
67 2
|
18天前
|
Java 程序员
Java社招面试题:& 和 && 的区别,HR的套路险些让我翻车!
小米,29岁程序员,分享了一次面试经历,详细解析了Java中&和&&的区别及应用场景,展示了扎实的基础知识和良好的应变能力,最终成功获得Offer。
45 14
|
28天前
|
存储 缓存 算法
面试官:单核 CPU 支持 Java 多线程吗?为什么?被问懵了!
本文介绍了多线程环境下的几个关键概念,包括时间片、超线程、上下文切换及其影响因素,以及线程调度的两种方式——抢占式调度和协同式调度。文章还讨论了减少上下文切换次数以提高多线程程序效率的方法,如无锁并发编程、使用CAS算法等,并提出了合理的线程数量配置策略,以平衡CPU利用率和线程切换开销。
面试官:单核 CPU 支持 Java 多线程吗?为什么?被问懵了!
|
1月前
|
存储 算法 Java
大厂面试高频:什么是自旋锁?Java 实现自旋锁的原理?
本文详解自旋锁的概念、优缺点、使用场景及Java实现。关注【mikechen的互联网架构】,10年+BAT架构经验倾囊相授。
大厂面试高频:什么是自旋锁?Java 实现自旋锁的原理?
|
23天前
|
Java 编译器 程序员
Java面试高频题:用最优解法算出2乘以8!
本文探讨了面试中一个看似简单的数学问题——如何高效计算2×8。从直接使用乘法、位运算优化、编译器优化、加法实现到大整数场景下的处理,全面解析了不同方法的原理和适用场景,帮助读者深入理解计算效率优化的重要性。
27 6
|
1月前
|
存储 缓存 Java
大厂面试必看!Java基本数据类型和包装类的那些坑
本文介绍了Java中的基本数据类型和包装类,包括整数类型、浮点数类型、字符类型和布尔类型。详细讲解了每种类型的特性和应用场景,并探讨了包装类的引入原因、装箱与拆箱机制以及缓存机制。最后总结了面试中常见的相关考点,帮助读者更好地理解和应对面试中的问题。
53 4
|
1月前
|
存储 Java 程序员
Java基础的灵魂——Object类方法详解(社招面试不踩坑)
本文介绍了Java中`Object`类的几个重要方法,包括`toString`、`equals`、`hashCode`、`finalize`、`clone`、`getClass`、`notify`和`wait`。这些方法是面试中的常考点,掌握它们有助于理解Java对象的行为和实现多线程编程。作者通过具体示例和应用场景,详细解析了每个方法的作用和重写技巧,帮助读者更好地应对面试和技术开发。
106 4
|
3天前
|
安全 Java API
java如何请求接口然后终止某个线程
通过本文的介绍,您应该能够理解如何在Java中请求接口并根据返回结果终止某个线程。合理使用标志位或 `interrupt`方法可以确保线程的安全终止,而处理好网络请求中的各种异常情况,可以提高程序的稳定性和可靠性。
26 6
|
18天前
|
设计模式 Java 开发者
Java多线程编程的陷阱与解决方案####
本文深入探讨了Java多线程编程中常见的问题及其解决策略。通过分析竞态条件、死锁、活锁等典型场景,并结合代码示例和实用技巧,帮助开发者有效避免这些陷阱,提升并发程序的稳定性和性能。 ####