1. set和map中的红黑树

2. 仿函数比较键值对

3. 红黑树迭代器的实现

3.1 迭代器++

3.2 迭代器--

3.3 map的operator[ ]

4. 完整代码

Set.h

Map.h

RedBlackTree.h

Test.cpp

本章完，

1. set和map中的红黑树

前一篇红黑树的源代码：

#pragma once#include <iostream>
#include <assert.h>
#include <time.h>
using namespace std;enum Colour // 枚举颜色
{RED,BLACK
};template<class K, class V>
struct RBTreeNode
{RBTreeNode<K, V>* _left;RBTreeNode<K, V>* _right;RBTreeNode<K, V>* _parent;pair<K, V> _kv;Colour _col; // 比AVL树少了平衡因子，多了颜色RBTreeNode(const pair<K, V>& kv):_left(nullptr), _right(nullptr), _parent(nullptr), _kv(kv){}
};template<class K, class V>
struct RBTree
{typedef RBTreeNode<K, V> Node;
public:bool Insert(const pair<K, V>& kv){if (_root == nullptr){_root = new Node(kv);_root->_col = BLACK; // 根给黑色return true;}Node* parent = nullptr;Node* cur = _root;while (cur) // 找到要插入的结点{if (cur->_kv.first < kv.first){parent = cur;cur = cur->_right;}else if (cur->_kv.first > kv.first){parent = cur;cur = cur->_left;}else{return false;}}cur = new Node(kv);cur->_col = RED; // 默认插入红色结点if (parent->_kv.first < kv.first) // 找到位置后插入结点{parent->_right = cur;}else{parent->_left = cur;}cur->_parent = parent;while (parent && parent->_col == RED) // 父亲存在且为红才需要处理{Node* grandfather = parent->_parent;assert(grandfather); // 确定的可以断言下，否则就是插入前就不是红黑树assert(grandfather->_col == BLACK);if (grandfather->_left == parent){Node* uncle = grandfather->_right;if (uncle && uncle->_col == RED) // 情况一，叔叔存在且为红(可以直接复制到下面uncle在左边){    // 将父亲和叔叔改为黑，祖父改为红，然后把祖父当成cur，parent变祖父parent继续向上调整。parent->_col = uncle->_col = BLACK;grandfather->_col = RED;cur = grandfather;parent = cur->_parent;}else // 情况二或情况三：叔叔存在且为黑或叔叔不存在{if(cur == parent->_left) // 情况二的右旋+变色(parent在左){//     g      //   p   u// cRotateR(grandfather);parent->_col = BLACK; // 父亲变为根了grandfather->_col = RED;}else // 情况二的左右双旋+变色(parent在左){//      g      //   p     u//    cRotateL(parent);RotateR(grandfather);cur->_col = BLACK; // cur变为根了grandfather->_col = RED;}break;}}else{Node* uncle = grandfather->_left;if (uncle && uncle->_col == RED) // 情况一，叔叔存在且为红{    // 将父亲和叔叔改为黑，祖父改为红，然后把祖父当成cur，parent变祖父parent继续向上调整。parent->_col = uncle->_col = BLACK;grandfather->_col = RED;cur = grandfather;parent = cur->_parent;}else // 情况二或情况三：叔叔存在且为黑或叔叔不存在{if (cur == parent->_right) // 情况二的左旋+变色(parent在右){//     g      //   u   p//        cRotateL(grandfather);parent->_col = BLACK; // 父亲变为根了grandfather->_col = RED;}else // 情况二的右左双旋+变色(parent在右){//       g      //    u     p//         cRotateR(parent);RotateL(grandfather);cur->_col = BLACK; // cur变为根了grandfather->_col = RED;}break;}}}_root->_col = BLACK;return true;}void InOrder(){_InOrder(_root);cout << endl;}bool IsBalance(){if (_root == nullptr){return true;}if (_root->_col == RED) // 验证性质二{cout << "根节点不是黑色" << endl;return false;}int benchmark = 0; // 黑色节点数量基准值//Node* cur = _root; // 这种方法是先遍历一遍，然后传值，不过我们可以传引用//while (cur)//{//	if (cur->_col == BLACK)//	{//		++benchmark;//	}//	cur = cur->_left;//}return PrevCheck(_root, 0, benchmark); // 验证性质三和四}protected:bool PrevCheck(Node* root, int blackNum, int& benchmark){if (root == nullptr){if (benchmark == 0){benchmark = blackNum;return true;}if (blackNum != benchmark) // 验证性质三{cout << "某条黑色节点的数量不相等" << endl;return false;}else{return true;}}if (root->_col == BLACK){++blackNum;}if (root->_col == RED && root->_parent->_col == RED) // 验证性质四{cout << "存在连续的红色节点" << endl;return false;}return PrevCheck(root->_left, blackNum, benchmark)&& PrevCheck(root->_right, blackNum, benchmark);}void _InOrder(Node* root){if (root == nullptr){return;}_InOrder(root->_left);cout << root->_kv.first << ":" << root->_kv.second << endl;_InOrder(root->_right);}void RotateL(Node* parent){Node* subR = parent->_right; // 动了三个标记了的结点，共更新六个指针，这更新两个指针Node* subRL = subR->_left;parent->_right = subRL;if (subRL) // subRL不为空才更新{subRL->_parent = parent;}Node* ppNode = parent->_parent; // 记录parent的parent，防止parent是一颗子树的头结点subR->_left = parent; // 再更新两个指针parent->_parent = subR;if (_root == parent)  // 最后更新两个指针{_root = subR;subR->_parent = nullptr;}else // parent是一颗子树的头结点{if (ppNode->_left == parent){ppNode->_left = subR;}else{ppNode->_right = subR;}subR->_parent = ppNode;}}void RotateR(Node* parent){Node* subL = parent->_left;Node* subLR = subL->_right;parent->_left = subLR; // 更新两个节点if (subLR){subLR->_parent = parent;}Node* ppNode = parent->_parent;subL->_right = parent; // 再更新两个节点parent->_parent = subL;if (_root == parent) // 最后更新两个结点{_root = subL;subL->_parent = nullptr;}else{if (ppNode->_left == parent){ppNode->_left = subL;}else{ppNode->_right = subL;}subL->_parent = ppNode;}}Node* _root = nullptr;
};

在前一篇学习红黑树的时候，实现的是KV模型，节点中存放的是键值对pair。

而set中的节点只存放一个key值，map中的节点存放的是键值对。

但是map和set却使用的是同一颗红黑树。

这到底是怎么实现的呢？怎么做到一会儿是键值，一会又是键值对的呢？

看一下STL库中是如何实现的：

map和set中都既有key值，又有数据类型，map中的数据类型是键值对pair<const Key, T>，

而set中的数据类型也是key值。STL模板中，红黑树中的数据类型只有一个。

无论是map还是set，底层封装的都是红黑树，

区别在于给红黑树实例化的是什么类型的模板参数。

map给红黑树传的模板参数是键值对pair<const Key, T>。

set给红黑树传的模板参数是键值Key。

对于红黑树而言，它是不知道接收到的第二个模板参数value是什么类型的，

它只能推演。所以set对应的红黑树中的数据类型就是一个key值，

而map对应的红黑树中的数据类型就是一个键值对。

接下来就是对我们实现的红黑树进行改造，（配合上一篇一起看）

首先就是对结点进行改造，将原本的KV键值对数据类型改成T，像STL中一样，只有一个，

让编译器自己去推演这个数据类型是key值还是键值对：

template<class T>
struct RBTreeNode
{RBTreeNode<T>* _left;RBTreeNode<T>* _right;RBTreeNode<T>* _parent;T _data; // 结点中的数据Colour _col; // 比AVL树少了平衡因子，多了颜色RBTreeNode(const pair<K, V>& kv):_left(nullptr), _right(nullptr), _parent(nullptr), _data(data){}
};

红黑树中也不再用键值对去构建新节点，而是使用那一个数据类型T。

先改一点是这样的：

Set.h:

#pragma once#include "RedBlackTree.h"namespace rtx
{template <class K>class set{protected:RBTree <K, K> _t;};
}

Map.h:

#pragma once#include "RedBlackTree.h"namespace rtx
{template <class K,class V>class map{protected:RBTree <K, pair<K, V>> _t;};
}

set中，向红黑树传的模板参数是<K,K>，第二个K传给节点，作为节点是数据类型。

map中，向红黑树传的模板参数是<K,pair<const K,T>>键值对，

第二个参数键值对pair<const K, T>传给节点，作为节点的数据类型。

现在有一个问题，给红黑树传模板参数时，第一个参数K类型的作用是什么？

对于insert来说，set和map中都可以不要第一个参数K，因为第二个参数中就有K，

可以用来比较。但是对于find接口来说，它需要的只是K。set中第二个参数也是K，

所以第一个K也可以省略。map中第二个参数是一个键值对，如果省略了第一K后，

红黑树中只有一个键值对类型，在使用find的时候，无法确定拿到first的数据类型，

此时就需要第一个模板参数K来确定find的类型了。

虽然set中可以不需要第一个模板参数K，但是map不可以，因它两使用的一个红黑树，

所以为了统一，第一个模板参数K不能省略。

2. 仿函数比较键值对

改了数据那插入的所有比较都要改了，

站在红黑树的角度，并不知道它接收到的模板参数value是来自set中的键值还是map中的键值对。

在插入结点进行比较时：

set：cur->data 与 data进行比较，插入结点中的key值直接和树中的key值比较大小，决定插入左还是右即可。

map：cur->data.first 与 data.first进行比较，插入结点中的键值对的first和树种键值对的first比较，决定插入左还是右。

既然使用的是模板，是泛型编程，那么在比较处到底该写成map和set中的哪种比较方式呢？

要知道set中的data不是键值对，是没有first的，而map中的data直接比较又不符合我们的要求。

（pair也能比较键值对，不过它在first一样时比较了second，但我们不想比较second）

（关于set和map的细节可以回去看看从C语言到C++_26，后面实现方括号也要知道细节）

此时我们也不能自己重新定义键值对的比较方式，因为人家库中已经有了，

我们无法再重载一个函数名，返回值，参数都相同的比较方式。

为了能够在红黑树中使用统一的比较方式，这里采用仿函数的方式：

在set和map中各定义一个仿函数，专门用来获取key值的，

并且将这个仿函数当作模板参数传给红黑树。

实现下仿函数和封装下insert，现在的部分代码就是这样：

set中存放的数据本身就是key，所以获取key时有点多此一举，但是为了和红黑树的结构以及map的结构统一，也需要写一个。
map中存放的数据是键值对，所以仿函数返回的是键值对中的first，依次来获取到key值。

在插入函数inset中，创建仿函数对象koft。

在需要进行键值key比较的位置，使用仿函数koft获取键值进行比较，然后决定插入左边函数右边。

使用仿函数的方法，压根就不用关心比较的是键值还是键值对，因为set和map都会给红黑树传它自己获取键值的仿函数，最终比较的都是键值。

set和map中的插入直接复用红黑树中的插入即可。

但是set中插入的是一个键值，而map中插入的是一个键值对。

跑一下测试用例：

#include "RedBlackTree.h"
#include "Set.h"
#include "Map.h"namespace rtx
{void TestSet(){set<int> s;s.insert(1);s.insert(5);s.insert(3);s.insert(5);}void TestMap(){map<int,int> m;m.insert(make_pair(6, 1));m.insert(make_pair(2, 1));m.insert(make_pair(3, 1));m.insert(make_pair(2, 1));}
}int main()
{rtx::TestSet();rtx::TestMap();return 0;
}

如果想遍历，那么就要实现迭代器了：

3. 红黑树迭代器的实现

这里实现的和库里的不太一样，库里的实现是带哨兵位头结点的，它指向根结点，

它的左指向中序遍历的第一个结点，右指向中序遍历的最后一个结点。

但不用哨兵位头结点也能实现，所以不改了。

set和map的迭代器就是红黑树的迭代器：

这里可以参考list的迭代器，红黑树也是通过指针来链接的。

template<class T, class Ref, class Ptr>
struct __RBTreeInterator
{
public:typedef RBTreeNode<T> Node;typedef __RBTreeIterator<T, Ref, Ptr> Self;Node* _node;__RBTreeIterator(Node* node):_node(node){}
};

最基本的迭代如上面所示代码，迭代器中只有一个成员变量，那就是节点node。

下面就是逐渐完善迭代器支持的功能了，比如解引用，等于，加加，减减，等操作。

解引用+箭头+等于+不等于：（这里和链表是一样的，就不再详细讲解了）

template<class T, class Ref, class Ptr>
struct __RBTreeIterator
{
public:typedef RBTreeNode<T> Node;typedef __RBTreeIterator<T, Ref, Ptr> Self;Node* _node;__RBTreeIterator(Node* node):_node(node){}Ref operator*(){return _node->_data;}Ptr operator->(){return &_node->_data;}bool operator!=(const Self& s) const{return _node != s._node;}bool operator==(const Self& s) const{return _node == s._node;}
};

比较的内容是两个迭代器指向节点是否相同，而不是节点中的值。

无论是普通对象还是const对象，都可以调用const版本，并且仅仅是进行比较，

所以只有const版本的就够用了。

3.1 迭代器++

set和map迭代器的++按照中序遍历的顺序进行加加的。

时刻铭记中序遍历的顺序：左子树根右子树

现在设想 it 迭代器在树的任意一个位置，它++可以分为以下情况：

① 右子树存在：

当++it以后，it指向的应是右子树中的最左节点，如图所示。

解决步骤：

将当前it指向节点的有子节点开始，一直寻找最左节点。找到后，让it指向最左节点。

② 右子树不存在：

it处于下图所示位置，位于子树的最右边，当++it后，it会指向哪呢？

it的右子树为空，肯定不能像上面那样找右子树最左边的节点。

解决步骤：

it是parent的右子树，说明父节点parent已经被访问过了，所以还需要继续向上走。

garent又是grandfather的右子树，说明祖父节点grandfather也被访问过了，

所以还需要继续向上走。grandfather是它父节点的左子树，按照中序遍历的顺序，

grandfather的父节点还没有被访问，所以it应该指向这里，也就是grandfather->parent节点。

当it右子树不存在时，++it后，it指向的是it所在子树是左子树的最近祖宗节点。

右子树不存在，如果it是中序最后一个节点呢？

当it指向的是红黑树最右边的节点时，再++it后，it应该指向最后一个节点的下一个节点。

但是红黑树最后一个节点的下一个节点并没有，所以我们让it指向nullptr。

我们按上面的步骤走，it也能指向空：

在代码中，无论是找到了++it后的位置，

还是it是最后一个节点，都会跳出循环，将it指向跳出循环的parent即可：

前置++：

	Self& operator++(){if (_node->_right) // 右子树存在，++后就到右子树的最左结点{Node* left = _node->_right;while (left->_left){left = left->_left;}_node = left;}else // 右子树不存在，++后就到：所在子树是左子树的最近祖宗节点。{Node* parent = _node->_parent; // 找祖先里面孩子不是祖先的右的那个Node* cur = _node;while (parent && cur == parent->_right){   // 是右子树就往上走，parent存在是处理_node是中序最后一个结点的情况cur = cur->_parent;parent = parent->_parent;}_node = parent;}return *this;}

后置++和前置++的唯一不同就是返回的是++之前的位置，

其他操作都一样，所以在改变it指向的位置之前，需要提前记录下要返回的it。

后置++返回类型不能用引用，因为记录位置的临时变量会销毁：

	Self operator++(int){Self ret = Self(_node); // 记录当前位置 最后返回if (_node->_right) // 右子树存在，++后就到右子树的最左结点{Node* left = _node->_right;while (left->_left){left = left->_left;}_node = left;}else // 右子树不存在，++后就到：所在子树是左子树的最近祖宗节点。{Node* parent = _node->_parent; // 找祖先里面孩子不是祖先的右的那个Node* cur = _node;while (parent && cur == parent->_right){   // 是右子树就往上走，parent存在是处理_node是中序最后一个结点的情况cur = cur->_parent;parent = parent->_parent;}_node = parent;}return ret;}

3.2 迭代器--

迭代器减减的逻辑和加加是相反的，所以它的顺序应该是：右子树根左子树

① 左子树存在：

当左子树存在时，it减减后，应该指向的是左子树最右边的节点，如上图所示。

② 左子树不存在：

it是左子树，说明它的根节点就已经被访问过来，所以需要继续向上。

当找到it所在子树是右子树的最近祖宗时，将it指向这个祖宗节点。

因为是–，逻辑相反，所以此时减减it后，it指向it所在子树是右子树的最近祖宗节点，

同样，当it指向是第一个节点时，减减it会指向空节点。

前置--：

	Self& operator--(){if (_node->_left) // 左子树存在，++后就到左子树的最右结点{Node* right = _node->_left;while (right->_right){right = right->_right;}_node = right;}else // 左子树不存在，++后就到：所在子树是右子树的最近祖宗节点。{Node* parent = _node->_parent; // 找祖先里面孩子不是祖先的左的那个Node* cur = _node;while (parent && cur == parent->_left){  // 是左子树就往上走，parent存在是处理_node是中序第一个结点的情况cur = cur->_parent;parent = parent->_parent;}_node = parent;}return *this;}

后置--：

	Self& operator--(){if (_node->_left) // 左子树存在，++后就到左子树的最右结点{Node* right = _node->_left;while (right->_right){right = right->_right;}_node = right;}else // 左子树不存在，++后就到：所在子树是右子树的最近祖宗节点。{Node* parent = _node->_parent; // 找祖先里面孩子不是祖先的左的那个Node* cur = _node;while (parent && cur == parent->_left){  // 是左子树就往上走，parent存在是处理_node是中序第一个结点的情况cur = cur->_parent;parent = parent->_parent;}_node = parent;}return *this;}

迭代器写好之后，还要在红黑树中封装它，因为我们都是通过红黑树来使用的。

begin返回的是中序遍历的第一个结点，end返回的是最后结点的下一个，所以直接给空：

3.3 map的operator[ ]

map有一个特有的[]，可以实现查找，插入，修改三个功能，下面来实现一下。

（我们在讲解map的时候放过这段代码）

		V& operator[](const K& key){pair<iterator, bool> ret = insert(make_pair(key, V()));return ret.first->second;}

需要对红黑树底层中的insert做修改:

1. 返回值改成pair<iterator, bool> ： pair<iterator, bool> Insert(const T& data)

2. 空树时返回根的迭代器和true的键值对：return make_pair(iterator(_root), true);

3. 存在新插入的数据，返回原本存在的数据的迭代器和false

4. 插入成功，返回新插入数据的迭代器和true

红黑树底层的inset已经被修改了，set和map中的insert也需要被修改，改返回值就行。

4. 完整代码

底层的迭代器做好了，下一步就需要把它封装到set和map中：

Set.h

#pragma once#include "RedBlackTree.h"namespace rtx
{template <class K>class set{struct SetKeyOfT{const K& operator()(const K& key){return key;}};public:typedef typename RBTree<K, K, SetKeyOfT>::iterator iterator;//必须得加关键字typename。//当模板类没有进行实例化时，它就是一张图纸，在编译的时候并不参与编译。//因为域作用限定符::的存在，编译器在处理这条语句的时候，可能会将::后的iterator当作静态变量处理，参与编译。//所以就需要加关键字typename来告诉编译器这是一个模板类型，暂时不参与编译。iterator begin(){return _t.begin();}iterator end(){return _t.end();}pair<iterator, bool> insert(const K& key){return _t.Insert(key);}protected:RBTree <K, K, SetKeyOfT> _t;};
}

Map.h

#pragma once#include "RedBlackTree.h"namespace rtx
{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; // 为什么+typename在set里iterator begin(){return _t.begin();}iterator end(){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 = insert(make_pair(key, V()));return ret.first->second;}protected:RBTree <K, pair<K, V>, MapKeyOfT> _t;};
}

RedBlackTree.h

#pragma once#include <iostream>
#include <assert.h>
#include <time.h>
using namespace std;enum Colour // 枚举颜色
{RED,BLACK
};template<class T>
struct RBTreeNode
{
public:RBTreeNode<T>* _left;RBTreeNode<T>* _right;RBTreeNode<T>* _parent;T _data; // 结点中的数据Colour _col; // 比AVL树少了平衡因子，多了颜色RBTreeNode(const T& data):_left(nullptr), _right(nullptr), _parent(nullptr), _data(data){}
};template<class T, class Ref, class Ptr>
struct __RBTreeIterator
{
public:typedef RBTreeNode<T> Node;typedef __RBTreeIterator<T, Ref, Ptr> Self;Node* _node;__RBTreeIterator(Node* node):_node(node){}Ref operator*(){return _node->_data;}Ptr operator->(){return &_node->_data;}bool operator!=(const Self& s) const{return _node != s._node;}bool operator==(const Self& s) const{return _node == s._node;}Self& operator++(){if (_node->_right) // 右子树存在，++后就到右子树的最左结点{Node* left = _node->_right;while (left->_left){left = left->_left;}_node = left;}else // 右子树不存在，++后就到：所在子树是左子树的最近祖宗节点。{Node* parent = _node->_parent; // 找祖先里面孩子不是祖先的右的那个Node* cur = _node;while (parent && cur == parent->_right){   // 是右子树就往上走，parent存在是处理_node是中序最后一个结点的情况cur = cur->_parent;parent = parent->_parent;}_node = parent;}return *this;}Self operator++(int){Self ret = Self(_node); // 记录当前位置 最后返回if (_node->_right) // 右子树存在，++后就到右子树的最左结点{Node* left = _node->_right;while (left->_left){left = left->_left;}_node = left;}else // 右子树不存在，++后就到：所在子树是左子树的最近祖宗节点。{Node* parent = _node->_parent; // 找祖先里面孩子不是祖先的右的那个Node* cur = _node;while (parent && cur == parent->_right){   // 是右子树就往上走，parent存在是处理_node是中序最后一个结点的情况cur = cur->_parent;parent = parent->_parent;}_node = parent;}return ret;}Self& operator--(){if (_node->_left) // 左子树存在，++后就到左子树的最右结点{Node* right = _node->_left;while (right->_right){right = right->_right;}_node = right;}else // 左子树不存在，++后就到：所在子树是右子树的最近祖宗节点。{Node* parent = _node->_parent; // 找祖先里面孩子不是祖先的左的那个Node* cur = _node;while (parent && cur == parent->_left){  // 是左子树就往上走，parent存在是处理_node是中序第一个结点的情况cur = cur->_parent;parent = parent->_parent;}_node = parent;}return *this;}Self operator--(int){Self ret = Self(_node); // 记录当前位置 最后返回if (_node->_left) // 左子树存在，++后就到左子树的最右结点{Node* right = _node->_left;while (right->_right){right = right->_right;}_node = right;}else // 左子树不存在，++后就到：所在子树是右子树的最近祖宗节点。{Node* parent = _node->_parent; // 找祖先里面孩子不是祖先的左的那个Node* cur = _node;while (parent && cur == parent->_left){  // 是左子树就往上走，parent存在是处理_node是中序第一个结点的情况cur = cur->_parent;parent = parent->_parent;}_node = parent;}return ret;}
};template<class K, class T, class KeyOfT> // KeyOfT仿函数，把key取出来
struct RBTree
{typedef RBTreeNode<T> Node;
public:typedef __RBTreeIterator<T, T&, T*> iterator;iterator begin(){Node* left = _root;while (left && left->_left){left = left->_left;}return iterator(left);}iterator end(){return iterator(nullptr);}pair<iterator, bool> Insert(const T& data) // 1. 返回值改成pair<iterator, bool>{KeyOfT kot; // 定义一个仿函数的对象if (_root == nullptr){_root = new Node(data);_root->_col = BLACK; // 根给黑色return make_pair(iterator(_root), true); // 2. 空树时返回根的迭代器和true的键值对}Node* parent = nullptr;Node* cur = _root;while (cur) // 找到要插入的结点{if (kot(cur->_data) < kot(data)){parent = cur;cur = cur->_right;}else if (kot(cur->_data) > kot(data)){parent = cur;cur = cur->_left;}else{return make_pair(cur, false); // 3. 存在新插入的数据，返回原本存在的数据的迭代器和false}}cur = new Node(data);Node* newnode = cur; // 记录最后插入成功返回新插入结点的迭代器cur->_col = RED; // 默认插入红色结点if (kot(parent->_data) < kot(data)) // 找到位置后插入结点{parent->_right = cur;}else{parent->_left = cur;}cur->_parent = parent;while (parent && parent->_col == RED) // 父亲存在且为红才需要处理{Node* grandfather = parent->_parent;assert(grandfather); // 确定的可以断言下，否则就是插入前就不是红黑树assert(grandfather->_col == BLACK);if (grandfather->_left == parent){Node* uncle = grandfather->_right;if (uncle && uncle->_col == RED) // 情况一，叔叔存在且为红(可以直接复制到下面uncle在左边){    // 将父亲和叔叔改为黑，祖父改为红，然后把祖父当成cur，parent变祖父parent继续向上调整。parent->_col = uncle->_col = BLACK;grandfather->_col = RED;cur = grandfather;parent = cur->_parent;}else // 情况二或情况三：叔叔存在且为黑或叔叔不存在{if (cur == parent->_left) // 情况二的右旋+变色(parent在左){//     g      //   p   u// cRotateR(grandfather);parent->_col = BLACK; // 父亲变为根了grandfather->_col = RED;}else // 情况二的左右双旋+变色(parent在左){//      g      //   p     u//    cRotateL(parent);RotateR(grandfather);cur->_col = BLACK; // cur变为根了grandfather->_col = RED;}break;}}else{Node* uncle = grandfather->_left;if (uncle && uncle->_col == RED) // 情况一，叔叔存在且为红{    // 将父亲和叔叔改为黑，祖父改为红，然后把祖父当成cur，parent变祖父parent继续向上调整。parent->_col = uncle->_col = BLACK;grandfather->_col = RED;cur = grandfather;parent = cur->_parent;}else // 情况二或情况三：叔叔存在且为黑或叔叔不存在{if (cur == parent->_right) // 情况二的左旋+变色(parent在右){//     g      //   u   p//        cRotateL(grandfather);parent->_col = BLACK; // 父亲变为根了grandfather->_col = RED;}else // 情况二的右左双旋+变色(parent在右){//       g      //    u     p//         cRotateR(parent);RotateL(grandfather);cur->_col = BLACK; // cur变为根了grandfather->_col = RED;}break;}}}_root->_col = BLACK;return make_pair(newnode, true); // 4. 插入成功，返回新插入数据的迭代器和true}void InOrder(){_InOrder(_root);cout << endl;}bool IsBalance(){if (_root == nullptr){return true;}if (_root->_col == RED) // 验证性质二{cout << "根节点不是黑色" << endl;return false;}int benchmark = 0; // 黑色节点数量基准值//Node* cur = _root; // 这种方法是先遍历一遍，然后传值，不过我们可以传引用//while (cur)//{//	if (cur->_col == BLACK)//	{//		++benchmark;//	}//	cur = cur->_left;//}return PrevCheck(_root, 0, benchmark); // 验证性质三和四}protected:bool PrevCheck(Node* root, int blackNum, int& benchmark){if (root == nullptr){if (benchmark == 0){benchmark = blackNum;return true;}if (blackNum != benchmark) // 验证性质三{cout << "某条黑色节点的数量不相等" << endl;return false;}else{return true;}}if (root->_col == BLACK){++blackNum;}if (root->_col == RED && root->_parent->_col == RED) // 验证性质四{cout << "存在连续的红色节点" << endl;return false;}return PrevCheck(root->_left, blackNum, benchmark)&& PrevCheck(root->_right, blackNum, benchmark);}void _InOrder(Node* root){if (root == nullptr){return;}_InOrder(root->_left);cout << root->_kv.first << ":" << root->_kv.second << endl;_InOrder(root->_right);}void RotateL(Node* parent){Node* subR = parent->_right; // 动了三个标记了的结点，共更新六个指针，这更新两个指针Node* subRL = subR->_left;parent->_right = subRL;if (subRL) // subRL不为空才更新{subRL->_parent = parent;}Node* ppNode = parent->_parent; // 记录parent的parent，防止parent是一颗子树的头结点subR->_left = parent; // 再更新两个指针parent->_parent = subR;if (_root == parent)  // 最后更新两个指针{_root = subR;subR->_parent = nullptr;}else // parent是一颗子树的头结点{if (ppNode->_left == parent){ppNode->_left = subR;}else{ppNode->_right = subR;}subR->_parent = ppNode;}}void RotateR(Node* parent){Node* subL = parent->_left;Node* subLR = subL->_right;parent->_left = subLR; // 更新两个节点if (subLR){subLR->_parent = parent;}Node* ppNode = parent->_parent;subL->_right = parent; // 再更新两个节点parent->_parent = subL;if (_root == parent) // 最后更新两个结点{_root = subL;subL->_parent = nullptr;}else{if (ppNode->_left == parent){ppNode->_left = subL;}else{ppNode->_right = subL;}subL->_parent = ppNode;}}Node* _root = nullptr;
};

Test.cpp

#include "RedBlackTree.h"
#include "Set.h"
#include "Map.h"namespace rtx
{void TestSet(){set<int> s;s.insert(3);s.insert(2);s.insert(1);s.insert(5);s.insert(3);s.insert(6);s.insert(4);s.insert(9);s.insert(7);set<int>::iterator it = s.begin();while (it != s.end()){cout << *it << " ";++it;}cout << endl;}void TestMap(){string arr[] = { "苹果", "西瓜", "苹果", "西瓜", "苹果", "苹果", "西瓜", "苹果", "香蕉", "苹果", "香蕉" };map<string, int> countMap;for (auto& str : arr){// 1、str不在countMap中，插入pair(str, int()),然后在对返回次数++// 2、str在countMap中，返回value(次数)的引用，次数++;countMap[str]++;}map<string, int>::iterator it = countMap.begin();while (it != countMap.end()){cout << it->first << ":" << it->second << endl;++it;}cout << endl;for (const auto& kv : countMap) // 范围for也能用了(傻瓜替换){cout << kv.first << ":" << kv.second << endl;}}
}int main()
{rtx::TestSet();rtx::TestMap();return 0;
}