写在前面:
一,本文侧重诠释对算法的思考记录过程,忽略其他诸如代码简洁、字符编码等细节问题。
二,本文结合 红黑树插入过程图示 这篇一起看,有助于理解。

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package main

import "fmt"

type Node struct {<!-- -->
    Data   int
    Left   *Node
    Right  *Node
    Color  int
    Parent *Node
}

//红黑树(Red-Black Tree)是每个节点都带有颜色属性的二叉排序(查找)树,具备以下特性:
//1,节点是红色或黑色
//2,根节点是黑色的
//3,每个叶子节点都是黑色的空节点(NIL),也就是说,叶子节点不存储数据
//4,任何相邻的节点都不能同时为红色,也就是说,红色节点是被黑色节点隔开的
//5,每个节点,从该节点到达其可达叶子节点的所有路径,都包含相同数目的黑色节点
type RbTree struct {<!-- -->
    Tree *Node
}

const (
    RED   = 1
    BLACK = 0
)

//中序遍历
func (t *RbTree) MidOrderTraverse(tree *Node) {<!-- -->
    if tree == nil {<!-- -->
        return
    }

    if tree.Left != nil {<!-- -->
        t.MidOrderTraverse(tree.Left)
    }

    fmt.Println(tree)

    if tree.Right != nil {<!-- -->
        t.MidOrderTraverse(tree.Right)
    }
}

//插入节点
func (t *RbTree) Insert(data int) {<!-- -->
    //如果是空树,就插入到根节点
    if t.Tree == nil {<!-- -->
        t.Tree = &Node{<!-- -->Data: data}
        return
    }

    tree := t.Tree
    for tree != nil {<!-- -->
        if data < tree.Data {<!-- -->
            if tree.Left == nil {<!-- -->
                tree.Left = &Node{<!-- -->Data: data, Color: RED, Parent: tree}
                t.ChangeColor(tree.Left)
                return
            }
            tree = tree.Left
        } else if data > tree.Data {<!-- -->
            if tree.Right == nil {<!-- -->
                tree.Right = &Node{<!-- -->Data: data, Color: RED, Parent: tree}
                t.ChangeColor(tree.Right)
                return
            }
            tree = tree.Right
        }
    }

}

func (t *RbTree) ChangeColor(tree *Node) {<!-- -->
    flag := false //被关注节点和其父节点是否在同一侧
    //被关注节点的父节点不是根节点
    if tree.Parent.Parent != nil {<!-- -->
        isLeft := t.IsLeft(tree)
        parentLeft := t.IsLeft(tree.Parent)
        uncle := t.GetUncle(tree)
        if isLeft && parentLeft {<!-- --> //被关注节点和其父节点同在左侧
            flag = true
        } else if !isLeft && !parentLeft {<!-- --> //被关注节点和其父节点同在右侧
            flag = true
        }
        //case1:被关注节点的父节点和叔叔/伯伯节点都是红色
        if uncle != nil && tree.Parent.Color == RED && uncle.Color == RED {<!-- -->
            tree.Parent.Color = BLACK
            uncle.Color = BLACK
            if tree.Parent.Parent.Parent != nil {<!-- --> //祖父不是根节点
                tree.Parent.Parent.Color = RED
                tree = tree.Parent.Parent //关注节点变成祖父节点
                if tree.Parent.Parent != nil {<!-- -->
                    isLeft = t.IsLeft(tree)
                    parentLeft = t.IsLeft(tree.Parent)
                    uncle = t.GetUncle(tree)
                    if isLeft && parentLeft {<!-- -->
                        flag = true
                    } else if !isLeft && !parentLeft {<!-- -->
                        flag = true
                    }
                }
            }
        }

        //case2:关注节点和其父节点都是红色,但不在同一侧(同为左侧或同为右侧),且叔叔/伯伯节点是黑色
        if tree.Parent.Parent != nil && tree.Parent.Color == RED && (uncle == nil || uncle.Color == BLACK) && !flag {<!-- -->
            if parentLeft {<!-- --> //父节点在左侧
                tree = t.LeftRotate(tree.Parent).Left
                isLeft = true
                flag = true
            } else {<!-- -->
                tree = t.RightRotate(tree.Parent).Right
                isLeft = false
                flag = true
            }
        }

        //case3:关注节点和其父节点都是红色,且在同一侧(同为左侧或同为右侧),且叔叔/伯伯节点是黑色
        if tree.Parent.Parent != nil && tree.Parent.Color == RED && (uncle == nil || uncle.Color == BLACK) && flag {<!-- -->
            tree.Parent.Color = BLACK
            tree.Parent.Parent.Color = RED
            if parentLeft {<!-- --> //父节点在左侧
                tree = t.RightRotate(tree.Parent.Parent)
            } else {<!-- -->
                tree = t.LeftRotate(tree.Parent.Parent)
            }
        } else if tree.Parent.Parent != nil && uncle != nil && tree.Parent.Color == RED && uncle.Color == RED {<!-- --> //case1
            t.ChangeColor(tree)
        }

    }
}

func (t *RbTree) IsLeft(tree *Node) bool {<!-- -->
    isLeft := false
    if tree.Parent != nil && tree.Parent.Left == tree {<!-- -->
        isLeft = true
    }
    return isLeft
}

func (t *RbTree) GetUncle(tree *Node) *Node {<!-- -->
    var uncle *Node
    if tree.Parent.Parent != nil {<!-- -->
        uncle = tree.Parent.Parent.Left
        if tree.Parent.Parent.Left == tree.Parent {<!-- -->
            uncle = tree.Parent.Parent.Right
        }
    }

    return uncle
}

//右旋
func (t *RbTree) RightRotate(tree *Node) *Node {<!-- -->
    subTree := tree.Left
    isLeft := false
    if tree.Parent != nil {<!-- -->
        subTree.Parent = tree.Parent //更新新子树的父节点
        if tree.Parent.Left == tree {<!-- -->
            isLeft = true
        }
    } else {<!-- -->
        subTree.Parent = nil
    }
    tree.Left = subTree.Right //原来左节点的右子树挂到老的根节点的左子树
    if subTree.Right != nil {<!-- -->
        subTree.Right.Parent = tree
    }
    tree.Parent = subTree //原来的左节点变成老的根节点的父节点
    subTree.Right = tree  //原来的根节点变成原来左节点的右子树
    tree = subTree
    if tree.Parent == nil {<!-- --> //旋转的是整棵树的根节点
        t.Tree = tree
    } else {<!-- -->
        if isLeft {<!-- --> //更新老的子树根节点父节点指针指向新的根节点
            tree.Parent.Left = tree
        } else {<!-- -->
            tree.Parent.Right = tree
        }
    }
    return tree
}

//左旋
func (t *RbTree) LeftRotate(tree *Node) *Node {<!-- -->
    subTree := tree.Right
    isLeft := false
    if tree.Parent != nil {<!-- -->
        subTree.Parent = tree.Parent
        if tree.Parent.Left == tree {<!-- -->
            isLeft = true
        }
    } else {<!-- -->
        subTree.Parent = nil
    }
    tree.Right = subTree.Left
    if subTree.Left != nil {<!-- -->
        subTree.Left.Parent = tree
    }
    tree.Parent = subTree
    subTree.Left = tree
    tree = subTree
    if tree.Parent == nil {<!-- -->
        t.Tree = tree
    } else {<!-- -->
        if isLeft {<!-- -->
            tree.Parent.Left = tree
        } else {<!-- -->
            tree.Parent.Right = tree
        }
    }
    return tree
}

//测试数据
func main() {<!-- -->
    treeObj := &RbTree{<!-- -->}
    treeObj.Insert(99)
    // treeObj.Insert(78)
    // treeObj.Insert(120)
    // treeObj.Insert(66)
    // treeObj.Insert(83)
    // treeObj.Insert(57)
    // treeObj.Insert(52)
    // treeObj.Insert(61)
    // treeObj.Insert(64)
    // treeObj.Insert(59)
    // treeObj.Insert(60)
    // treeObj.Insert(70)
    // treeObj.Insert(75)
    // treeObj.Insert(72)
    // treeObj.Insert(74)

    treeObj.MidOrderTraverse(treeObj.Tree)
}