Day24_vhdl计数器_红黑树

VHDL

library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.std_logic_unsigned.all;

entity count_0to8 is
    port(
        clk : in  std_logic;
        clr : in  std_logic;
        q   : out std_logic_vector(3 downto 0) 
    );
end entity;

architecture rtl of count_0to8 is
    signal count   : std_logic_vector(3 downto 0) := "0000";
    signal updn    : std_logic := '1';
begin
    q <= count;

    process(clk, clr)
    begin
        if clr = '1' then
            count <= "0000";
            updn  <= '1';
        elsif rising_edge(clk) then
    
            if count = "0111" then 
                updn <= '0';
            elsif count = "0001" then 
                updn <= '1';
            end if;

           
            if updn = '1' then
                count <= count + 1;
            else
                count <= count - 1;
            end if;
        end if;
    end process;
end architecture;

0-8-0循环计数

每日一题

面试题：
请解释红黑树（Red-Black Tree）的性质，并说明它在插入或删除节点时如何保持平衡。红黑树与AVL树有什么区别？为什么实践中红黑树的应用更广泛？

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参考答案：

1. 红黑树的性质：

   • 每个节点是红色或黑色。
   • 根节点是黑色。
   • 所有叶子节点（NIL节点）是黑色。
   • 红色节点的子节点必须是黑色（即不能有连续的红节点）。
   • 从任一节点到其所有叶子节点的路径包含相同数量的黑色节点（黑高一致）。

2. 插入/删除时的平衡操作：

   • 插入：新节点默认红色（避免破坏黑高），通过旋转（左旋/右旋）和颜色调整解决连续红节点问题。
   • 删除：删除后若破坏黑高或颜色规则，需根据兄弟节点颜色递归调整（可能涉及旋转和重新着色）。

3. 红黑树 vs AVL树：

   • 平衡严格性：AVL树要求左右子树高度差 ≤1，平衡更严格，查询更快（O(log n)更优常数）；红黑树仅保证大致平衡（最长路径 ≤ 2倍最短路径）。
   • 插入/删除效率：红黑树调整次数更少（旋转最多2~3次），适合频繁更新的场景（如STL的map/set）。
   • 应用场景：AVL树适合读多写少（如数据库索引），红黑树综合性能更优，适合通用场景。

4. 红黑树的广泛应用原因：

   • 在插入/删除频繁的场景中，红黑树能减少平衡操作的开销。

   • 内存友好，实现相对简单（如Linux内核调度器、Java的TreeMap）。

百词斩