红黑树中是否存在带有单个黑色子节点的黑色节点？

在满足红黑树所有性质的合法状态下，不可能存在这样的节点，原因如下：

红黑树的核心性质之一是：从任意节点到其所有后代叶节点的路径上，黑色节点的数量必须完全相同（即黑高一致）。

假设存在一个黑色节点X，仅拥有一个黑色子节点Y，另一个子节点是黑色NIL叶节点。此时：

• 从X到NIL叶节点的路径，黑色节点数量为1（仅NIL本身）
• 从X到Y的后代叶节点的路径，黑色节点数量至少为2（Y是黑色，加上Y到其后代叶节点的黑色节点数）
  这直接违反了黑高一致的性质，因此这种状态不符合红黑树的定义。

至于你提到的讲义中的情况，它展示的是红黑树删除过程中的中间违规状态，而非最终稳定的合法红黑树。红黑树执行删除操作时，会先按二叉搜索树的规则删除节点，这会暂时破坏红黑性质，后续需要通过旋转、变色等调整步骤来恢复所有性质，讲义里的图正是调整前的过渡状态。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Cabbage soup