洛谷 P3391:文艺平衡树 ← Splay树模板题

news2024/11/27 8:21:00

【题目来源】
https://www.luogu.com.cn/problem/P3391

【题目描述】
您需要写一种数据结构(可参考题目标题),来维护一个有序数列。  其中需要提供以下操作:翻转一个区间,例如原有序序列是 5 4 3 2 1,翻转区间是 [2,4] 的话,结果是 5 2 3 4 1。

【输入格式】
第一行两个正整数 n,m,表示序列长度与操作个数。序列中第 i 项初始为 i。 接下来 m 行,每行两个正整数 l,r,表示翻转的区间。  输出格式 输出一行 n 个正整数,表示原始序列经过 m 次变换后的结果。

【输出格式】
输出一行 n 个正整数,表示原始序列经过 m 次变换后的结果。

【输入样例】
5 3
1 3
1 3
1 4

【输出样例】
​4 3 2 1 5

【数据范围】
对于 100% 的数据,1≤n,m≤100000,1≤l≤r≤n。

【算法分析】
Splay 树简介:https://blog.csdn.net/hnjzsyjyj/article/details/138504578
Treap 树解决平衡的办法是给每个结点加上一个随机的优先级,实现概率上的平衡。Splay 树直接用旋转调整树的形态,通过旋转改善树的平衡性。计算量小,效果好。
● Splay 树的旋转主要分为“
单旋”和“双旋”。
所谓“单旋”,即把结点 x 与它的父结点交换位置,使结点 x 上升一层。“单旋”不会减少树的层数,对改善平衡性没有帮助。根据旋转方向,“单旋”又分为
左旋(zag)右旋(zig)
所谓“双旋”,即两次“单旋”。“双旋”同时旋转
结点 x父结点 f 祖父结点 g 等3个结点,能改善平衡性。“双旋”又分为“一字旋”与“之字旋”。
● Splay 树的旋转示意图

Splay 树的基本操作是把结点旋转到树的根部,这样下次访问它时,只需查一次就 OK 了。
● Splay 树是
动态树(LCT,Link Cut Tree)与树链剖分的基础。
● Splay 树
曾经最常使用的 BST。不过,现在经常使用 FHQ Treap 树实现很多传统的 Splay 树的题目。因为,FHQ Treap 树代码更容易写,效率也很高,且可做持久化

【算法代码】
下面代码是 Splay 树的模板代码,但其中包含了本题(洛谷 P3391)未用的函数。例如:
本例使用了 pushup()、pushdown()、rotate()、splay()、insert()、get_val_by_pri() 、output() 等7个函数;未使用 find()、get_pre()、get_suc()、remove()、get_pri_by_val() 等5个函数。

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

const int maxn=1e5+5;
int n,m;
int root,idx;

struct Node {
    int s[2],v,p; //subtree,val,root
    int size,cnt;
    int lazy;
} tr[maxn];

void pushup(int x) {
    tr[x].size=tr[tr[x].s[0]].size+tr[tr[x].s[1]].size+tr[x].cnt;
}

void pushdown(int x) {
    if(tr[x].lazy) {
        swap(tr[x].s[0],tr[x].s[1]);
        tr[tr[x].s[0]].lazy^=1;
        tr[tr[x].s[1]].lazy^=1;
        tr[x].lazy=0;
    }
}

void rotate(int x) {
    int y=tr[x].p;
    int z=tr[y].p;
    int k=(tr[y].s[1]==x);

    tr[z].s[tr[z].s[1]==y]=x, tr[x].p=z;
    tr[y].s[k]=tr[x].s[k^1], tr[tr[x].s[k^1]].p=y;
    tr[x].s[k^1]=y, tr[y].p=x;

    pushup(y), pushup(x);
}

void splay(int x,int k) {
    while(tr[x].p!=k) {
        int y=tr[x].p;
        int z=tr[y].p;
        if(z!=k) {
            if((tr[y].s[0]==x)^(tr[z].s[0]==y)) rotate(x);
            else rotate(y);
        }
        rotate(x);
    }
    if(!k) root=x;
}

void insert(int x) {
    int u=root, p=0;
    while(u && tr[u].v!=x) {
        p=u;
        u=tr[u].s[x>tr[u].v];
    }
    if(u) tr[u].cnt++;
    else {
        u=++idx;
        if(p) tr[p].s[x>tr[p].v]=u;
        tr[u].p=p, tr[u].v=x, tr[u].size=1;
        tr[u].cnt=1;
    }
    splay(u,0);
}

void find(int x) {
    int u=root;
    while(tr[u].s[x>tr[u].v] && tr[u].v!=x) u=tr[u].s[x>tr[u].v];
    splay(u,0);
}

int get_pre(int x) {
    find(x);
    if(tr[root].v<x) return root;
    int u=tr[root].s[0];
    while(tr[u].s[1]) u=tr[u].s[1];
    splay(u,0);
    return u;
}

int get_suc(int x) {
    find(x);
    if(tr[root].v>x) return root;
    int u=tr[root].s[1];
    while(tr[u].s[0]) u=tr[u].s[0];
    splay(u,0);
    return u;
}

void remove(int x) {
    int pre=get_pre(x), suc=get_suc(x);
    splay(pre,0), splay(suc,pre);
    int del=tr[suc].s[0];
    if(tr[del].cnt>1) tr[del].cnt--, splay(del,0);
    else tr[suc].s[0]=0, splay(suc,0);
}

int get_pri_by_val(int x) {
    insert(x);
    int ans=tr[tr[root].s[0]].size;
    remove(x);
    return ans;
}

int get_val_by_pri(int x) {
    int u=root;
    while(true) {
        pushdown(u);
        if(x<=tr[tr[u].s[0]].size) u=tr[u].s[0];
        else if(x==tr[tr[u].s[0]].size+1) return u;
        else x-=tr[tr[u].s[0]].size+1, u=tr[u].s[1];
    }
    return -1;
}

void output(int x) {
    pushdown(x);
    if(tr[x].s[0]) output(tr[x].s[0]);
    if(1<=tr[x].v && tr[x].v<=n) printf("%d ",tr[x].v);
    if(tr[x].s[1]) output(tr[x].s[1]);
}

int main() {
    scanf("%d %d",&n,&m);
    for(int i=0; i<=n+1; i++) insert(i);

    while(m--) {
        int le,ri;
        scanf("%d%d",&le,&ri);
        le=get_val_by_pri(le);
        ri=get_val_by_pri(ri+2);

        splay(le,0);
        splay(ri,le);
        tr[tr[ri].s[0]].lazy^=1;
    }

    output(root); //inorder

    return 0;
}

/*
in:
5 3
1 3
1 3
1 4

out:
4 3 2 1 5
*/




【参考文献】
https://blog.csdn.net/hnjzsyjyj/article/details/138504578
https://www.acwing.com/file_system/file/content/whole/index/content/6921304/
https://www.acwing.com/file_system/file/content/whole/index/content/6420964/



 

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