简介
上一篇Set提到了，底层实现都是靠的Map，学Map前需要有一定的知识储备。
Map维护的其实就是key、value的映射，后面重点讲Map的几个实现：HashMap、TreeMap、LinkedHashMap、ConcurrentHashMap。
其中不得不提到的就是hash。
Hash散列表
之前List中的数组和链表，查找某个元素都存在一个问题，需要遍历所有元素，直到找到元素为止，效率比较低。
而散列表则是不在意存储顺序，只希望快速找到元素。
原理
每个对象计算散列码，根据散列码保存在对应的位置上。出现哈希冲突的时候就往链表上添加，元素冲突的多的话转为红黑树。如果散列表太满，需要再散列，创建一个更大的散列表，把元素放进新的散列表，原散列表丢弃。
装填因子决定何时再散列，默认为0.75。
红黑树
参考自安卓大叔的博客30张图带你彻底理解红黑树在线红黑树
红黑树操作包含两种：旋转，反色
需要遵守的约束：
- 每个节点要不是黑色，要不是红色
- 根节点是黑色的
- 每个叶子节点是黑色的
- 每个红色节点的两个子节点一定都是黑色的
- 任意一节点到每个子节点的路径都包含数量相同的黑节点。
5.1 如果一个节点存在黑子节点，那么该节点肯定有两个子节点。
节点的定义：
红黑树自平衡操作：
- 左旋 以某个结点作为支点(旋转结点)，其右子结点变为旋转结点的父结点，右子结点的左子结点变为旋转结点的右子结点，左子结点保持不变。
- 右旋 以某个结点作为支点(旋转结点)，其左子结点变为旋转结点的父结点，左子结点的右子结点变为旋转结点的左子结点，右子结点保持不变。
- 变色 结点的颜色由红变黑或由黑变红。
左旋只影响旋转结点和其右子树的结构，把右子树的结点往左子树挪了。
右旋只影响旋转结点和其左子树的结构，把左子树的结点往右子树挪了。
所以旋转操作是局部的。另外可以看出旋转能保持红黑树平衡的一些端详了：当一边子树的结点少了，那么向另外一边子树“借”一些结点；当一边子树的结点多了，那么向另外一边子树“租”一些结点。
但要保持红黑树的性质，结点不能乱挪，还得靠变色了。怎么变？具体情景又不同变法，后面会具体讲到，现在只需要记住红黑树总是通过旋转和变色达到自平衡。
红黑树查找
因为红黑树是一颗二叉平衡树，并且查找不会破坏树的平衡，所以查找跟二叉平衡树的查找无异：
- 从根结点开始查找，把根结点设置为当前结点
- 若当前结点为空，返回null
- 若当前结点不为空，用当前结点的key跟查找key作比较
- 若当前结点key等于查找key，那么该key就是查找目标，返回当前结点
- 若当前结点key大于查找key，把当前结点的左子结点设置为当前结点，重复步骤2
- 若当前结点key小于查找key，把当前结点的右子结点设置为当前结点，重复步骤2
红黑树插入
包括两个过程：查找插入的位置，插入之后自平衡。
- 从根节点开始查找
- 如果根节点为空，那么插入节点作为根节点，结束
- 如果根节点不为空，把根节点作为当前节点
- 如果当前节点为null，返回当前节点的父节点，结束
- 如果当前节点key值等于查找key，那么当前节点即插入节点，更新该节点的值，结束
- 如果当前节点key值大于查找key，那么当前节点的左子节点设置为当前节点，重复步骤4
- 如果当前节点key值小于查找key，那么当前节点的右子节点设置为当前节点，重复步骤4
- 插入节点是红色，因为如果父节点不为空切为黑色时，红黑树的黑色平衡没有被破坏，不需要自平衡，如果插入节点为黑色，则平衡破坏，必须自平衡
- 定义名称
- 插入情景
情景一：红黑树为空树
红黑树为空树，直接把插入节点作为根节点就行，因为性质1，根节点是黑色，把插入节点变为黑色。
情景二：插入节点的key已存在
把插入节点设置为当前节点的颜色，并把当前节点的值进行更新。
情景三：插入节点的父节点为黑节点
插入节点为红色，不影响平衡，无需自平衡
情景四：插入节点的父节点为红节点
因为父节点为红色，不可能是根节点，所以必然有祖父节点。情况较多，分类讨论：
情景四-1：叔叔节点存在且为红色节点
祖父节点肯定为黑节点，要是红色，肯定两个子节点都是黑色。所以目前看到的从上往下是黑（祖父）红（父）红（插入节点），因为红色节点的两个子节点必须都是黑色，所以要改为红黑红。
即插入节点为红色，父节点变为黑色，祖父节点变为红色，把祖父节点设置为插入节点。如果祖父节点的父节点为黑色，无需做任何处理，如果是红色，则违背性质，需要把祖父节点当作插入节点，继续做自平衡。
如果祖节点正好是根节点，那么把组节点根据红黑红转为红色节点后，要再重新转为黑色节点，变成黑黑红，黑色层数+1
情景四-2：叔叔节点不存在或为黑色节点，且插入节点的父节点为祖父节点的左子节点
叔叔结点非红即为叶子结点(Nil)
情景四-2-1：插入结点是其父结点的左子结点
父节点设置为黑色，祖父节点设置为红色，祖父节点右旋
情景四-2-2：插入结点是其父结点的右子结点
对父节点进行左旋，父节点设置为插入节点，跟4.2.1一样了
情景四-3：叔叔结点不存在或为黑结点，并且插入结点的父亲结点是祖父结点的右子结点
叔叔结点非红即为叶子结点(Nil)
情景四-3-1：插入结点是其父结点的右子结点
父节点设置为黑色，祖父节点设置为红色，祖父节点左旋
情景四-3-2：插入结点是其父结点的左子结点
对父节点进行右旋，父节点设置为插入节点，跟4.3.1一样了
红黑树删除
有点复杂
过程一样，先找到删除的位置，然后自平衡
删除了结点后我们还需要找结点来替代删除结点的位置，不然子树跟父辈结点断开了，除非删除结点刚好没子结点，那么就不需要替代。
二叉树删除结点找替代结点有3种情情景：
- 情景1：若删除结点无子结点，直接删除
- 情景2：若删除结点只有一个子结点，用子结点替换删除结点
- 情景3：若删除结点有两个子结点，用后继结点（大于删除结点的最小结点）替换删除结点
- 情景3的后继结点是大于删除结点的最小结点，也是删除结点的右子树种最左结点。
把二叉树所有结点投射在X轴上，所有结点都是从左到右排好序的，所有目标结点的前后结点就是对应前继和后继结点。 - 删除操作删除的结点可以看作删除替代结点，而替代结点最后总是在树末。
- 删除情景1：替换结点是红色结点
- 我们把替换结点换到了删除结点的位置时，由于替换结点时红色，删除也了不会影响红黑树的平衡，只要把替换结点的颜色设为删除的结点的颜色即可重新平衡。
- 删除情景2：替换结点是黑结点
- 当替换结点是黑色时，我们就不得不进行自平衡处理了。我们必须还得考虑替换结点是其父结点的左子结点还是右子结点，来做不同的旋转操作，使树重新平衡。
- 删除情景2.1：替换结点是其父结点的左子结点
- 删除情景2.1.1：替换结点的兄弟结点是红结点
- 若兄弟结点是红结点，那么根据性质4，兄弟结点的父结点和子结点肯定为黑色，不会有其他子情景，我们按图21处理，得到删除情景2.1.2.3（后续讲解，这里先记住，此时R仍然是替代结点，它的新的兄弟结点SL和兄弟结点的子结点都是黑色）。
- 处理：
- 将S设为黑色
- 将P设为红色
- 对P进行左旋，得到情景2.1.2.3
- 进行情景2.1.2.3的处理
删除情景2.1.2：替换结点的兄弟结点是黑结点
当兄弟结点为黑时，其父结点和子结点的具体颜色也无法确定（如果也不考虑自底向上的情况，子结点非红即为叶子结点Nil，Nil结点为黑结点），此时又得考虑多种子情景。
删除情景2.1.2.1：替换结点的兄弟结点的右子结点是红结点，左子结点任意颜色
即将删除的左子树的一个黑色结点，显然左子树的黑色结点少1了，然而右子树又又红色结点，那么我们直接向右子树“借”个红结点来补充黑结点就好啦，此时肯定需要用旋转处理了。
处理：
- 将S的颜色设为P的颜色
- 将P设为黑色
- 将SR设为黑色
- 对P进行左旋
删除情景2.1.2.2：替换结点的兄弟结点的右子结点为黑结点，左子结点为红结点
兄弟结点所在的子树有红结点，我们总是可以向兄弟子树借个红结点过来，显然该情景可以转换为情景2.1.2.1
处理：
- 将S设为红色
- 将SL设为黑色
- 对S进行右旋，得到情景2.1.2.1
- 进行情景2.1.2.1的处理
删除情景2.1.2.3：替换结点的兄弟结点的子结点都为黑结点
兄弟子树都没红结点“借”了，兄弟帮忙不了，找父母呗，这种情景我们把兄弟结点设为红色，再把父结点当作替代结点，自底向上处理，去找父结点的兄弟结点去“借”。但为什么需要把兄弟结点设为红色呢？显然是为了在P所在的子树中保证平衡（R即将删除，少了一个黑色结点，子树也需要少一个），后续的平衡工作交给父辈们考虑了，还是那句，当每棵子树都保持平衡时，最终整棵总是平衡的。
处理： - 将S设为红色
- 把P作为新的替换结点
- 重新进行删除结点情景处理
删除情景2.2：替换结点是其父结点的右子结点
右边的操作也是方向相反，不做过多说明了，相信理解了删除情景2.1后，肯定可以理解2.2。
删除情景2.2.1：替换结点的兄弟结点是红结点
处理：
- 将S设为黑色
- 将P设为红色
- 对P进行右旋，得到情景2.2.2.3
- 进行情景2.2.2.3的处理
删除情景2.2.2：替换结点的兄弟结点是黑结点
删除情景2.2.2.1：替换结点的兄弟结点的左子结点是红结点，右子结点任意颜色
处理： - 将S的颜色设为P的颜色
- 将P设为黑色
- 将SL设为黑色
- 对P进行右旋
删除情景2.2.2.2：替换结点的兄弟结点的左子结点为黑结点，右子结点为红结点
处理： - 将S设为红色
- 将SR设为黑色
- 对S进行左旋，得到情景2.2.2.1
- 进行情景2.2.2.1的处理
删除情景2.2.2.3：替换结点的兄弟结点的子结点都为黑结点
处理： - 将S设为红色
- 把P作为新的替换结点
- 重新进行删除结点情景处理
综上，红黑树删除后自平衡的处理可以总结为： - 自己能搞定的自消化（情景1）
- 自己不能搞定的叫兄弟帮忙（除了情景1、情景2.1.2.3和情景2.2.2.3）
- 兄弟都帮忙不了的，通过父母，找远方亲戚（情景2.1.2.3和情景2.2.2.3）
这节主要讲了下hash和红黑树原理，对后面详细讲map有帮助。
