1. 概念介绍

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红黑树是一种自平衡二叉查找树，由于自平衡的特性，保证了最坏情况下在O（logn）时间复杂度内完成查找、增加、删除等操作，性能表现稳定。
在JDK中，TreeMap、TreeSet以及JDK1.8的HashMap底层都采用了红黑树。

2. 为什么需要红黑树

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由于二叉查找树在节点值顺序排序时会退化为一个线性结构，树的高度为节点个数，此时查找时间复杂度会变为O（n）。为了解决这个缺陷，红黑树便诞生了。

3. 红黑树特点

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1. 每个节点非红即黑，黑色决定平衡，红色不决定平衡
2. 根节点总是黑色的
3. 每个叶子节点都是黑色的空节点（NIL节点，有时会不进行显示）
4. 如果节点是红色的，则它的子节点必须是黑色的（反之不一定）。通常这条规则也叫不会有连续的红色节点，一个节点最多会有3个节点，中间是黑色节点，左右是红色节点。
5. 从根节点到叶节点或空子节点的每条路径，必须包含相同数目的黑色节点（即相同的黑色高度）。每一层都只是有一个节点贡献了树高决定平衡性，也就是对应红黑树的黑色节点。

4. 红黑树结构实现

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public class Node {

    public Class<?> clazz;
    public Integer value;
    public Node parent;
    public Node left;
    public Node right;

    // AVL 树所需属性
    public int height;
    // 红黑树所需属性
    public Color color = Color.RED;

}

针对添加节点，进行平衡调整操作如下：

1. 左倾染色
   

• 染色时根据当前节点的爷爷节点，找到当前节点的叔叔节点。
• 再把父节点染黑、叔叔节点染黑，爷爷节点染红。但爷爷节点染红是临时的，当平衡树高操作后会把根节点染黑。

2. 右倾染色
   

3. 左旋调衡
   一次左旋
   

右旋+左旋

4. 右旋
   一次右旋
   

左旋+右旋