高階資料結構 左偏樹

2022-05-10 23:51:09 字數 1480 閱讀 7021

我們曾經學習過基礎資料結構之一——堆(heap)

堆支援三種操作(以小根堆為例)

1、查詢(query):查詢堆中最小的元素

2、刪除(del):刪除堆中的任意乙個元素

3、插入(insert):插入乙個新元素

4、維護(modify):維護堆的性質:任何非葉子結點的權值都大於它的所有子結點。在刪除和插入後進行維護

如果題目要求我們將兩個不相關但型別相同(都是大根對或小根堆)的堆合併成乙個大堆,我們就用到了左偏樹。

child[i][0]和child[i][1]是左右結點的指標,val[i]是當前結點的權值,dis[i]是當前結點的距離標號,fa[i]該結點的父節點

距離標號:當前結點到離它最近的葉子節點的距離

(1)、節點的權值小於等於它左右兒子的權值。

和堆的性質相同

(2)、節點的左兒子的距離不小於右兒子的距離。

這就是為什麼這棵樹叫做左偏樹,也就是左邊的結點總數始終大於或等於右邊孩子的結點總數

在寫平衡樹的時候,我們是確保它的深度盡量的小,這樣訪問每個節點都很快。但是左偏樹不需要這樣,它的目的是快速提取最小節點和快速合併。所以它並不平衡,而且向左偏。但是距離和深度不一樣,左偏樹並不意味著左子樹的節點數或是深度一定大於右子樹。

**(3)、節點的距離等於右兒子的距離+1。

(4)、乙個n個節點的左偏樹距離最大為 log(n+1)-1

證明如下:

若左偏樹的距離為一定值,則結點數最少的左偏樹是完全二叉樹。

結點最少的話,就是左右兒子距離一樣,這就是完全二叉樹了。

若一棵左偏樹的距離為k,則這棵左偏樹至少有 2^-1個節點。

距離為k的完全二叉樹高度也是k,節點數就是 2^-1個。

這樣就可以證明性質四了。

因為 n>=2^-1,所以 k<=log(n+1)-1。

現在有兩個小根堆a,b,要將他們合併

1、如果a根結點的權值大於b根結點,便交換a,b,保證接下來操作時a根結點的權值小於或等於b根結點。

2、把a結點的根結點作為兩樹合併後的新樹c的根結點

3、合併a的右子樹和b堆,因為左偏樹的左子樹較重,所以為了維持操作時間複雜度為o(logn),所以合併a的右子樹和b堆。

4、合併了a的右子樹和b之後,a的右子樹的距離可能會變大,當a的右子樹的距離大於a的左子樹的距離時,性質2會被破壞。在這種情況下,我們只須要交換a的右子樹和左子樹。

而且因為a的右子樹的距離可能會變,所以要更新a的距離標號。這樣就合併就結束了。

再理解一下**:

int merge (int x,int y)

int get_rt (int x)

void del (int x)

int main()

} else

}} return 0;

}

資料結構 左偏樹

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