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前言
一、源码结构分析
二、模拟实现map/set
2.1 套上KeyOfT
2.2 普通迭代器实现
2.3 const迭代器实现
2.4 解决key不能修改的问题
2.5 map的[]实现
2.6 map/set以及红黑树源码
2.6.1 RBTree.h
2.6.2 set.h
2.6.3 map.h
总结
前言
之前的文章讲解了红黑树的具体实现，本篇文章就用红黑树来封装一个map/set出来，但是大家在实现前一定要保证红黑树不要出现问题，如果红黑树有问题还是要先把红黑树调好再来实现封装。
一、源码结构分析
以下源码来自SGI-STL3.0版本，map和set的源代码在map/set/stl_map.h/stl_set.h/stl_tree.h等⼏个头文件中，下面是截取的一部分核心代码
// stl_set.h
template <class Key, class Compare = less<Key>, class Alloc = alloc>
class set {
public:typedef Key key_type;typedef Key value_type;
private:typedef rb_tree<key_type, value_type,identity<value_type>, key_compare, Alloc> rep_type;rep_type t;
};// stl_map.h
template <class Key, class T, class Compare = less<Key>, class Alloc = alloc>
class map {
public: typedef Key key_type;typedef T mapped_type;typedef pair<const Key, T> value_type;private:typedef rb_tree<key_type, value_type,select1st<value_type>, key_compare, Alloc> rep_type;rep_type t;
};// stl_tree.h
struct __rb_tree_node_base
{typedef __rb_tree_color_type color_type;typedef __rb_tree_node_base* base_ptr;color_type color;base_ptr parent;base_ptr left;base_ptr right;
};// stl_tree.h
template <class Key, class Value, class KeyOfValue, class Compare, class Alloc = alloc>
class rb_tree {
protected:typedef void* void_pointer;typedef __rb_tree_node_base* base_ptr;typedef __rb_tree_node<Value> rb_tree_node;typedef simple_alloc<rb_tree_node, Alloc> rb_tree_node_allocator;typedef __rb_tree_color_type color_type;
public:typedef Key key_type;typedef Value value_type;typedef value_type* pointer;typedef const value_type* const_pointer;typedef value_type& reference;typedef const value_type& const_reference;typedef rb_tree_node* link_type;typedef size_t size_type;typedef ptrdiff_t difference_type;
protected:size_type node_count; // keeps track of size of treelink_type header;Compare key_compare;
};// stl_tree.h
template <class Value>
struct __rb_tree_node : public __rb_tree_node_base
{typedef __rb_tree_node<Value>* link_type;Value value_field;
};
通过上图的分析，可以看到源码中rb_tree用了一个泛型的思想来实现，rb_tree是实现key的搜索场景，还是key/value的搜索场景不是直接写死的，而是第二个模板参数Value决定_rb_tree_node中存储的数据类型。
set实例化rb_tree时第二个模板参数给的是key，map实例化rb_tree时第二个模板参数给的是
pair<const key, T>，这样一颗红黑树既可以实现key搜索场景的set，也可以实现key/value搜索场
景的map。
也就是说对于set来说，Key是Key，Value也是Key，对于map来说，Key是Key，Value是pair，而rb_tree的第二个模版参数Value才是真正存在节点里面的，所以set在节点中存的就是一个Key，map在节点中存的是pair。
那既然rb_tree第二个模板参数Value已经控制了红黑树结点中存储的数据类型，为什么还要传第一个模板参数Key呢？其实是因为在find/erase时的函数参数都是Key，所以第⼀个模板参数是传给find/erase等函数做形参的类型的。
那我们自己的map/set以及红黑树的修改就如下：
namespace hx
{template<class K>class set{public:private:RBTree<K, K> _t;};
}namespace hx
{template<class K, class V>class map{public:private:RBTree<K, pair<K, V>> _t;};
}enum Color
{RED,BLACK
};template<class T>
struct RBTreeNode
{T _data;RBTreeNode* _left;RBTreeNode* _right;RBTreeNode* _parent;Color _col;RBTreeNode(const T& data):_data(data), _left(nullptr), _right(nullptr), _parent(nullptr){}
};template<class K, class T, class KeyOfT>
struct RBTree
{typedef RBTreeNode<T> Node;
public:
private:Node* _root = nullptr;
};二、模拟实现map/set
模拟实现一共分为五步：
1、套上KeyOfT
2、普通迭代器
3、const迭代器
4、解决Key不能修改的问题
5、map的[]实现
2.1 套上KeyOfT
既然已经知道了红黑树的第二个模版参数才是存在节点里的，那先对红黑树以及节点类进行一个修改
template<class T>
struct RBTreeNode
{T _data;RBTreeNode* _left;RBTreeNode* _right;RBTreeNode* _parent;Color _col;RBTreeNode(const T& data):_data(data), _left(nullptr), _right(nullptr), _parent(nullptr){}
};template<class K, class T>
struct RBTree
{typedef RBTreeNode<T> Node;
public:bool insert(const T& data){if (_root == nullptr){_root = new Node(data);_root->_col = BLACK;return true;}Node* cur = _root;Node* parent = nullptr;while (cur){// 问题出现了if (cur->_data < data){parent = cur;cur = cur->_right;}else if (cur->_data > data){parent = cur;cur = cur->_left;}else{return false;}}将节点类修改成一个模版参数T，insert的参数也是插入一个key，但是在cur中的_data与形参data比较的时候问题就来了，如果data是key，那么直接比较没问题，但是如果是一个pair呢？库中虽然重载了pair的比较大小，但是库中的比较方式是，first大就大，如果first相等，那second大就大，如果first和second都相等，这两个pair对象才相同。这显然不符合我们的需求，我们要的是如果first相等，那两个pair对象就是相等，那就需要上一个仿函数来自己控制这里的比较逻辑。
但是又没有办法在红黑树中写仿函数，因为对于下层来说，根本就不知道节点中存储的数据类型是什么，那下层不知道，但是上层知道，所以就可以在map和set中定义仿函数，作为模版参数传进来，通过仿函数去取出对象里面的key。
namespace hx
{template<class K>class set{struct SetKeyOfT{const K& operator()(const K& key){return key;}};public:private:RBTree<K, K, SetKeyOfT> _t;};
}namespace hx
{template<class K, class V>class map{struct MapKeyOfT{const K& operator()(const pair<K, V>& kv){return kv.first;}};public:private:RBTree<K, pair<K, V>, MapKeyOfT> _t;};
}template<class K, class T, class KeyOfT>
struct RBTree
{typedef RBTreeNode<T> Node;
public:bool insert(const T& data){if (_root == nullptr){_root = new Node(data);_root->_col = BLACK;return true;}// 定义对象KeyOfT kot;Node* cur = _root;Node* parent = nullptr;while (cur){ // 去取里面的keyif (kot(cur->_data) < kot(data)){parent = cur;cur = cur->_right;}// 去取里面的keyelse if (kot(cur->_data) > kot(data)){parent = cur;cur = cur->_left;}else{return false;}}cur = new Node(data);Node* newnode = cur;if (kot(parent->_data) < kot(data)){parent->_right = cur;}else{parent->_left = cur;}// ...// 还有很多代码，但是在这里只留下需要修改的部分}
};这样就完美的解决了问题，用一个模版参数，data中存的是Key，就去把这个Key取出来，存的是pair，就去把这个pair中的Key取出来。map和set的insert直接就去调用树的insert。
// set
namespace hx
{template<class K>class set{struct SetKeyOfT{const K& operator()(const K& key){return key;}};public:bool insert(const K& key){return _t.insert(key);}private:RBTree<K, K, SetKeyOfT> _t;};
}// map
namespace hx
{template<class K, class V>class map{struct MapKeyOfT{const K& operator()(const pair<K, V>& kv){return kv.first;}};public:bool insert(const pair<K, V>& kv){return _t.insert(kv);}private:RBTree<K, pair<K, V>, MapKeyOfT> _t;};
}2.2 普通迭代器实现
iterator实现的大体框架跟list的iterator思路是一致的，用一个类型封装结点的指针，再通过重载运算符实现，迭代器像指针一样访问的行为。
这里的难点是operator++和operator--的实现。map和set的迭代器走的是中序遍历，左子树->根结点->右子树，那么begin()会返回中序第一个结点的迭代器，也就是最左节点。
迭代器++的核心逻辑就是不看全局，只看局部，只考虑当前中序局部要访问的下一个结点。
迭代器++时，如果it指向的结点的右子树不为空，代表当前结点已经访问完了，因为是左根右，左子树和根已经访问完了，要去访问右子树了，要访问下一个结点是右子树的中序第一个，一棵树中序第一个是最左结点，所以直接找右子树的最左结点即可。
迭代器++时，如果it指向的结点的右子树为空，代表当前结点已经访问完了，且当前结点所在的子树也访问完了，要访问的下一个结点在当前结点的祖先里面，所以要沿着当前结点到根的祖先路径向上找。例如：25的右子树为空，以25做根的这棵局部子树就访问完了，要看当前节点25在父亲的哪里，父亲是30，25是30的左，那就说明下一个要访问的节点就是父亲所在的节点30。
如果当前结点是父亲的右，根据中序左子树->根结点->右子树，当前结点所在的子树访问完 了，当前结点所在父亲的子树也访问完了，那么下一个访问的需要继续往根的祖先中去找，直到找 到孩子是父亲左的那个祖先就是中序要问题的下一个结点。例如：it指向15，15右为空，父亲是10，15是10的右，15所在的子树访问完了，10所在的子树也访问完了，继续往上找，父亲是20，10是20的左，那么下一个访问的结点就是18。
如果it在50，50的右为空，50为根的这棵子树访问完了，父亲是40，50是40的右，说明40所在的子树访问完了。继续向上从祖先中找，当前节点是40，父亲是30，40是30的右，说明30所在的子树访问完了。当前节点是30，父亲是20，30是20的右，说明20所在的子树访问完了。当前节点是20，父亲是空。结束遍历。
总结：当右子树不为空时，下一个要访问的节点就是右子树的最左节点，当右子树为空时，看当前节点在父亲的左还是右，如果在父亲的左，下一个要访问的节点就是父亲，如果在父亲的右，那就要到当前节点的祖先中去查找，直到找 到孩子是父亲左的那个祖先就是要访问的下一个结点，如果父亲为空了，那整棵树就遍历完了，也让当前节点去指向父亲。end()的结束我们定义成走到空就是结束。
template<class T>
struct __RBTree_Iterator
{typedef __RBTree_Iterator<T> Self;typedef RBTreeNode<T> Node;Node* _node;__RBTree_Iterator(Node* node):_node(node){}Self& operator++(){ // 右子树不为空if (_node->_right){_node = _node->_right;// 找右子树的最左节点while (_node->_left){_node = _node->_left;}}else{// 右子树为空Node* cur = _node;Node* parent = cur->_parent;// 循环的找，当找到孩子是父亲的左时，父亲就是下一个要访问的节点while (parent && parent->_right == cur){cur = parent;parent = parent->_parent;}// 无论是因为孩子是父亲的左，还是因为父亲为空了，下一个要访问的节点都是parent_node = parent;}return *this;}};迭代器--也是一样的道理，只不过就是反过来，按照右子树->根->左子树的顺序遍历。当左子树不为空时，下一个要访问的节点就是左子树的最右节点，当左子树为空时，看当前节点在父亲的左还是右，如果在父亲的右，下一个要访问的节点就是父亲，如果在父亲的左，那就要到当前节点的祖先中去查找，直到找到孩子是父亲右的那个祖先就是要访问的下一个结点，如果父亲为空了，那整棵树就遍历完了，也让当前节点去指向父亲。
Self& operator--()
{if (_node->_left){_node = _node->_left;while (_node->_right){_node = _node->_right;}}else{Node* cur = _node;Node* parent = cur->_parent;while (parent && parent->_left == cur){cur = parent;parent = parent->_parent;}_node = parent;}return *this;
}那++和--实现完了，其他的就和list的迭代器是一样的了，我们把其余功能补全
template<class T>
struct __RBTree_Iterator
{typedef __RBTree_Iterator<T> Self;typedef RBTreeNode<T> Node;Node* _node;__RBTree_Iterator(Node* node):_node(node){}T& operator*(){return _node->_data;}T* operator->(){return &_node->_data;}Self& operator++(){// 右子树不为空if (_node->_right){_node = _node->_right;// 找右子树的最左节点while (_node->_left){_node = _node->_left;}}else{Node* cur = _node;Node* parent = cur->_parent;// 循环的找，当找到孩子是父亲的左时，父亲就是下一个要访问的节点while (parent && parent->_right == cur){cur = parent;parent = parent->_parent;}// 无论是因为孩子是父亲的左，还是因为父亲为空了，下一个要访问的节点都是parent_node = parent;}return *this;}Self operator++(int){Self tmp = *this;++*this;return tmp;}Self& operator--(){if (_node->_left){_node = _node->_left;while (_node->_right){_node = _node->_right;}}else{Node* cur = _node;Node* parent = cur->_parent;while (parent && parent->_left == cur){cur = parent;parent = parent->_parent;}_node = parent;}return *this;}Self operator--(int){Self tmp = *this;--*this;return tmp;}bool operator!=(const Self& s){return _node != s._node;}bool operator==(const Self& s){return _node == s._node;}
};template<class K, class T, class KeyOfT>
struct RBTree
{typedef RBTreeNode<T> Node;
public:typedef __RBTree_Iterator<T> iterator;iterator begin(){Node* minleft = _root;while (minleft && minleft->_left){minleft = minleft->_left;}return minleft;}iterator end(){return nullptr;}
};
下层实现好了要继续来实现上层
namespace hx
{template<class K>class set{struct SetKeyOfT{const K& operator()(const K& key){return key;}};public:// 要加上typenametypedef typename RBTree<K, K, SetKeyOfT>::iterator iterator;iterator begin(){return _t.begin();}iterator end(){return _t.end();}bool insert(const K& key){return _t.insert(key);}private:RBTree<K, K, SetKeyOfT> _t;};
}这里一定要注意，在取红黑树里面的迭代器时，属于类模版中取内嵌类型，一定要加上typename，因为编译器不知道这里的iterator是类型还是对象，加上typename就是告诉编译器是类型，等模版实例化了再去找。map也是同理。
namespace hx
{template<class K, class V>class map{struct MapKeyOfT{const K& operator()(const pair<K, V>& kv){return kv.first;}};public:// 一定要加typenametypedef typename RBTree<K, pair<K, V>, MapKeyOfT>::iterator iterator;iterator begin(){return _t.begin();}iterator end(){return _t.end();}bool insert(const pair<K, V>& kv){return _t.insert(kv);}private:RBTree<K, pair<K, V>, MapKeyOfT> _t;};
}2.3 const迭代器实现
我们知道普通迭代器和const迭代器的不同就是在operator*和operator->的返回值，和list一样，其他不变就好了
template<class T, class Ref, class Ptr>
struct __RBTree_Iterator
{typedef __RBTree_Iterator<T, Ref, Ptr> Self;typedef RBTreeNode<T> Node;Node* _node;__RBTree_Iterator(Node* node):_node(node){}Ref operator*(){return _node->_data;}Ptr operator->(){return &_node->_data;}Self& operator++(){// 右子树不为空if (_node->_right){_node = _node->_right;// 找右子树的最左节点while (_node->_left){_node = _node->_left;}}else{Node* cur = _node;Node* parent = cur->_parent;// 循环的找，当找到孩子是父亲的左时，父亲就是下一个要访问的节点while (parent && parent->_right == cur){cur = parent;parent = parent->_parent;}// 无论是因为孩子是父亲的左，还是因为父亲为空了，下一个要访问的节点都是parent_node = parent;}return *this;}Self operator++(int){Self tmp = *this;++*this;return tmp;}Self& operator--(){if (_node->_left){_node = _node->_left;while (_node->_right){_node = _node->_right;}}else{Node* cur = _node;Node* parent = cur->_parent;while (parent && parent->_left == cur){cur = parent;parent = parent->_parent;}_node = parent;}return *this;}Self operator--(int){Self tmp = *this;--*this;return tmp;}bool operator!=(const Self& s){return _node != s._node;}bool operator==(const Self& s){return _node == s._node;}
};template<class K, class T, class KeyOfT>
struct RBTree
{typedef RBTreeNode<T> Node;
public:typedef __RBTree_Iterator<T, T&, T*> iterator;typedef __RBTree_Iterator<T, const T&, const T*> const_iterator;iterator begin(){Node* minleft = _root;while (minleft && minleft->_left){minleft = minleft->_left;}return minleft;}iterator end(){return nullptr;}const_iterator begin() const{Node* minleft = _root;while (minleft && minleft->_left){minleft = minleft->_left;}return minleft;}const_iterator end() const{return nullptr;}
};namespace hx
{template<class K>class set{struct SetKeyOfT{const K& operator()(const K& key){return key;}};public:typedef typename RBTree<K, K, SetKeyOfT>::iterator iterator;typedef typename RBTree<K, K, SetKeyOfT>::const_iterator const_iterator;iterator begin(){return _t.begin();}iterator end(){return _t.end();}const_iterator begin() const{return _t.begin();}const_iterator end() const{return _t.end();}pair<iterator, bool> insert(const K& key){return _t.insert(key);}private:RBTree<K, K, SetKeyOfT> _t;};
}namespace hx
{template<class K, class V>class map{struct MapKeyOfT{const K& operator()(const pair<K, V>& kv){return kv.first;}};public:typedef typename RBTree<K, pair<K, V>, MapKeyOfT>::iterator iterator;typedef typename RBTree<K, pair<K, V>, MapKeyOfT>::const_iterator const_iterator;iterator begin(){return _t.begin();}iterator end(){return _t.end();}const_iterator begin() const{return _t.begin();}const_iterator end() const{return _t.end();}pair<iterator, bool> insert(const pair<K, V>& kv){return _t.insert(kv);}private:RBTree<K, pair<K, V>, MapKeyOfT> _t;};
}2.4 解决key不能修改的问题
在map和set中，key是不能修改的，map的value可以修改，在key前加上const修饰即可
namespace hx
{template<class K>class set{public:typedef typename RBTree<K, const K, SetKeyOfT>::iterator iterator;typedef typename RBTree<K, const K, SetKeyOfT>::const_iterator const_iterator;private:RBTree<K, const K, SetKeyOfT> _t;};
}namespace hx
{template<class K, class V>class map{public:typedef typename RBTree<K, pair<const K, V>, MapKeyOfT>::iterator iterator;typedef typename RBTree<K, pair<const K, V>, MapKeyOfT>::const_iterator const_iterator;private:RBTree<K, pair<const K, V>, MapKeyOfT> _t;};
}注意map中，const可不要加在pair前面了，加在pair前面那就是first和second都不能修改，但我们要的只是first不能修改。
2.5 map的[]实现
[]中要调用insert，所以要先把insert的返回值修改成pair<iterator, bool>类型
pair<iterator, bool> insert(const T& data)
{if (_root == nullptr){_root = new Node(data);_root->_col = BLACK;return { _root, true };}// 定义对象KeyOfT kot;Node* cur = _root;Node* parent = nullptr;while (cur){// 去取里面的keyif (kot(cur->_data) < kot(data)){parent = cur;cur = cur->_right;}// 去取里面的keyelse if (kot(cur->_data) > kot(data)){parent = cur;cur = cur->_left;}else{return { cur, false };}}cur = new Node(data);// 重新定义出来一个节点newnodeNode* newnode = cur;if (kot(parent->_data) < kot(data)){parent->_right = cur;}else{parent->_left = cur;}cur->_parent = parent;cur->_col = RED;// ... 调平衡_root->_col = BLACK;return { newnode, true };
}如果根为空就，就返回{_root, true}，代表插入成功，如果值已经存在，就返回已经存在的节点{cur, false}，如果根不为空，也没有这个值，返回的节点指针一定不要用cur，因为在调整平衡的时候cur可能已经不知道走到哪去了，提前记录一个newnode，用{newnode, true}返回。
// set
pair<iterator, bool> insert(const K& key)
{return _t.insert(key);
}// map
pair<iterator, bool> insert(const pair<K, V>& kv)
{return _t.insert(kv);
}V& operator[](const K& key)
{pair<iterator, bool> ret = _t.insert({ key, V() });return ret.first->second;
}[]的实现是先去调用insert，插入一个value的匿名对象就可以，会去调用value的默认构造，并且接收返回值，ret.first拿到的就是迭代器对象，里面存储的就是节点的指针，不管这个key是之前就存在，还是新插入进去的，都是这个节点的指针，迭代器对象去调用operator->拿到pair的地址，再解引用拿second，为了可读性两个->省略成了一个。
2.6 map/set以及红黑树源码
2.6.1 RBTree.h
{RED,BLACK
};template<class T>
struct RBTreeNode
{T _data;RBTreeNode* _left;RBTreeNode* _right;RBTreeNode* _parent;Color _col;RBTreeNode(const T& data):_data(data), _left(nullptr), _right(nullptr), _parent(nullptr){}
};template<class T, class Ref, class Ptr>
struct __RBTree_Iterator
{typedef __RBTree_Iterator<T, Ref, Ptr> Self;typedef RBTreeNode<T> Node;Node* _node;__RBTree_Iterator(Node* node):_node(node){}Ref operator*(){return _node->_data;}Ptr operator->(){return &_node->_data;}Self& operator++(){// 右子树不为空if (_node->_right){_node = _node->_right;// 找右子树的最左节点while (_node->_left){_node = _node->_left;}}else{Node* cur = _node;Node* parent = cur->_parent;// 循环的找，当找到孩子是父亲的左时，父亲就是下一个要访问的节点while (parent && parent->_right == cur){cur = parent;parent = parent->_parent;}// 无论是因为孩子是父亲的左，还是因为父亲为空了，下一个要访问的节点都是parent_node = parent;}return *this;}Self operator++(int){Self tmp = *this;++*this;return tmp;}Self& operator--(){if (_node->_left){_node = _node->_left;while (_node->_right){_node = _node->_right;}}else{Node* cur = _node;Node* parent = cur->_parent;while (parent && parent->_left == cur){cur = parent;parent = parent->_parent;}_node = parent;}return *this;}Self operator--(int){Self tmp = *this;--*this;return tmp;}bool operator!=(const Self& s){return _node != s._node;}bool operator==(const Self& s){return _node == s._node;}
};template<class K, class T, class KeyOfT>
struct RBTree
{typedef RBTreeNode<T> Node;
public:typedef __RBTree_Iterator<T, T&, T*> iterator;typedef __RBTree_Iterator<T, const T&, const T*> const_iterator;iterator begin(){Node* minleft = _root;while (minleft && minleft->_left){minleft = minleft->_left;}return minleft;}iterator end(){return nullptr;}const_iterator begin() const{Node* minleft = _root;while (minleft && minleft->_left){minleft = minleft->_left;}return minleft;}const_iterator end() const{return nullptr;}pair<iterator, bool> insert(const T& data){if (_root == nullptr){_root = new Node(data);_root->_col = BLACK;return { _root, true };}// 定义对象KeyOfT kot;Node* cur = _root;Node* parent = nullptr;while (cur){// 去取里面的keyif (kot(cur->_data) < kot(data)){parent = cur;cur = cur->_right;}// 去取里面的keyelse if (kot(cur->_data) > kot(data)){parent = cur;cur = cur->_left;}else{return { cur, false };}}cur = new Node(data);Node* newnode = cur;if (kot(parent->_data) < kot(data)){parent->_right = cur;}else{parent->_left = cur;}cur->_parent = parent;cur->_col = RED;while (parent && parent->_col == RED){Node* grandfather = parent->_parent;if (grandfather->_left == parent){Node* uncle = grandfather->_right;// 调整if (uncle && uncle->_col == RED) // 叔叔存在且为红{// 变色parent->_col = uncle->_col = BLACK;grandfather->_col = RED;// 继续向上调整cur = grandfather;parent = cur->_parent;}else // 叔叔不存在或叔叔存在且为黑{if (parent->_left == cur){RotateR(grandfather);grandfather->_col = RED;parent->_col = BLACK;}else{RotateL(parent);RotateR(grandfather);grandfather->_col = RED;cur->_col = BLACK;}break; // 旋转完子树平衡，不需要继续调整}}else //grandfather->_right == parent{Node* uncle = grandfather->_left;if (uncle && uncle->_col == RED) // 叔叔存在且为红{parent->_col = uncle->_col = BLACK; // 变色grandfather->_col = RED;// 继续向上调整grandfather = cur;parent = cur->_parent;}else // 叔叔不存在或叔叔存在且为黑{if (parent->_right == cur){RotateL(grandfather);grandfather->_col = RED;parent->_col = BLACK;}else{RotateR(parent);RotateL(grandfather);grandfather->_col = RED;cur->_col = BLACK;}break; // 旋转完子树平衡，不需要继续调整}}}_root->_col = BLACK;return { newnode, true };}void RotateR(Node* parent){Node* cur = parent->_left;Node* curright = cur->_right;parent->_left = curright;if (curright)curright->_parent = parent;cur->_right = parent;Node* parentParent = parent->_parent;parent->_parent = cur;if (parent == _root){_root = cur;cur->_parent = nullptr;}else{if (parentParent->_left == parent){parentParent->_left = cur;}else{parentParent->_right = cur;}cur->_parent = parentParent;}}void RotateL(Node* parent){Node* cur = parent->_right;Node* curleft = cur->_left;parent->_right = curleft;if (curleft)curleft->_parent = parent;cur->_left = parent;Node* parentParent = parent->_parent;parent->_parent = cur;if (parent == _root){_root = cur;cur->_parent = nullptr;}else{if (parentParent->_left == parent){parentParent->_left = cur;}else{parentParent->_right = cur;}cur->_parent = parentParent;}}bool find(const K& key){KeyOfT kot;Node* cur = _root;while (cur){if (kot(cur->_data) < key){cur = cur->_right;}else if (kot(cur->_data) > key){cur = cur->_left;}else{return true;}}return false;}void InOrder(){_InOrder(_root);cout << endl;}void _InOrder(Node* root){if (root == nullptr)return;_InOrder(root->_left);cout << root->_kv.first << " ";_InOrder(root->_right);}int Height(){return _Height(_root);}int _Height(Node* root){if (root == nullptr)return 0;int retleft = _Height(root->_left);int retright = _Height(root->_right);return retleft > retright ? retleft + 1 : retright + 1;}int size(){return _size(_root);}int _size(Node* root){if (root == nullptr)return 0;return _size(root->_left) + _size(root->_right) + 1;}bool Check(Node* root, int refersum, int cursum){if (root == nullptr){// 走到空与基准值refersum作比较，检查规则四if (refersum != cursum){cout << "每条路径上黑色节点的数量不相等" << endl;return false;}return true;}// 检查规则三if (root->_col == RED && root->_parent && root->_parent->_col == RED){cout << "出现连续的红色节点" << endl;return false;}// 遇到黑色节点就++if (root->_col == BLACK)cursum++;// 继续递归去检查return Check(root->_left, refersum, cursum)&& Check(root->_right, refersum, cursum);}bool isBalance(){// 空树也是红黑树if (_root == nullptr)return true;// 检查规则二if (_root->_col == RED)return false;// 用最左边的路径作为参考值int BlackSum = 0;Node* cur = _root;while (cur){if (cur->_col == BLACK)BlackSum++;cur = cur->_left;}return Check(_root, BlackSum, 0);}private:Node* _root = nullptr;
};2.6.2 set.h
namespace hx
{template<class K>class set{struct SetKeyOfT{const K& operator()(const K& key){return key;}};public:typedef typename RBTree<K, const K, SetKeyOfT>::iterator iterator;typedef typename RBTree<K, const K, SetKeyOfT>::const_iterator const_iterator;iterator begin(){return _t.begin();}iterator end(){return _t.end();}const_iterator begin() const{return _t.begin();}const_iterator end() const{return _t.end();}pair<iterator, bool> insert(const K& key){return _t.insert(key);}private:RBTree<K, const K, SetKeyOfT> _t;};
}2.6.3 map.h
namespace hx
{template<class K, class V>class map{struct MapKeyOfT{const K& operator()(const pair<K, V>& kv){return kv.first;}};public:typedef typename RBTree<K, pair<const K, V>, MapKeyOfT>::iterator iterator;typedef typename RBTree<K, pair<const K, V>, MapKeyOfT>::const_iterator const_iterator;iterator begin(){return _t.begin();}iterator end(){return _t.end();}const_iterator begin() const{return _t.begin();}const_iterator end() const{return _t.end();}pair<iterator, bool> insert(const pair<K, V>& kv){return _t.insert(kv);}V& operator[](const K& key){pair<iterator, bool> ret = _t.insert({ key, V() });return ret.first->second;}private:RBTree<K, pair<const K, V>, MapKeyOfT> _t;};
}总结
本篇文章讲的非常细致，一步一步去实现，没有跨越什么，大家在实现的时候也一定要一步一步的来，写完这一步，测试没有问题了，再去搞下一步，不要想着一口吃个胖子，可千万不要出现最后功能都实现好了，结果红黑树的实现有问题这种情况。对于map和set我们实现这些功能就可以了，那如果大家觉得小编写的还不错，可以给小编一个三连表示支持！！！感谢大家！