Splay 区间操作

据大佬说,(Splay)是序列操作之王。(Splay)是一种平衡树,通过伸展((Splay)),在不改变中序遍历的前提下变换根的位置,从而快速的进行序列操作

(Splay)最常见的序列操作是序列反转了:给定一段区间([L,R]),要求反转这一段区间

一次(Splay)操作复杂度:均摊(O(log N))

一般情况下:我们对一段区间这样操作:选定(L - 1)这个节点,Splay到(root),因为(R)(L)右边,所以现在(R)一定在根((L- 1))的右子树内。

此时我们再选定(R + 1)这个节点,将其Splay到根的右儿子处,因为满足BST性质(这里满足BST的不是值的大小而是区间的编号大小),(R + 1)这一节点的左子树就是需要操作的区间(依据BST,这个子树的内所有节点编号比(R + 1)小,比(L - 1)大,即(in[L,R]).

于是我们参考线段树的(lazy)属性,让这个节点代表一整棵树,打上标记需要时再具体修改即可。


几个基本操作

(Splay)

若一条折线则转两次自己,直线则转完爸爸再转自己,要是还差一个点到目标则只转一次,以便使(Splay)保持平衡(这里的平衡和Treap的平衡不一样)

bool lor(int id){return id == ch[fa[id]][0] ? 0 : 1;}
void spin(int id){
	int F = fa[id], d = lor(id);//爸爸,和爸爸的关系
	fa[id] = fa[F];//夺取爸爸的权威,(原则:先平等在贬职)
	if(fa[F])ch[fa[F]][lor(F)] = id;//接受爷爷的认可 && 保证0号点没有儿子
	fa[F] = id;//现在我是爸爸的爸爸了
	ch[F][d] = ch[id][d ^ 1];//爸爸的新儿子
	if(ch[F][d])fa[ch[F][d]] = F;//保证0号点没有爸爸
	ch[id][d ^ 1] = F;//爸爸比我大,去另一边
	pushup(F), pushup(id);
	}
void splay(int id, int goal){//操作节点和目标节点的爸爸
	while(fa[id] != goal){//直到爸爸是目标节点的爸爸为止(成为目标为止)
		int F = fa[id];
		if(fa[F] == goal)spin(id);//爷爷是目标爸爸,则目标就为爸爸
		else if(lor(id) ^ lor(F))spin(id),spin(id);//折线两次自己
		else spin(F),spin(id);//直线先爸爸在自己
		}
		if(!goal)root = id;//由于我们判断的是目标的爸爸,所以不会动根,当目标是根的爸爸(虚节点)的时候变一下根
	}

(find & insert)
注意(find)在区间操作中返回编号和(insert)(Splay)(root)以维护(Splay)的平衡性即可

int find(int id, int rank){
	pushdown(id);
	if(size[ch[id][0]] >= rank)return find(ch[id][0], rank);
	else if(size[ch[id][0]] + 1 == rank)return id;//注意返回编号而不是值
	else return find(ch[id][1], rank - size[ch[id][0]] - 1);
	}
void insert(int &id, int F, int v){
	if(!id){id = New(v, F);splay(id, 0);return ;}//每插入一个点要把他Splay到根
	if(v < val[id])insert(ch[id][0], id, v);
	else insert(ch[id][1], id, v);
	}

(Reverse)
注意添加哨兵节点后每个节点 $ + 1$即可

void Reverse(int l,int r){
	int x = find(root, l),y = find(root, r + 2);//哨兵节点,所以区间加一
	splay(x,0);splay(y,root);
	lazy[ch[ch[root][1]][0]] ^= 1;
	}

P3391 【模板】文艺平衡树(Splay)

题目背景
这是一道经典的Splay模板题——文艺平衡树。

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

输入输出格式
输入格式:
第一行为n,m n表示初始序列有n个数,这个序列依次是 (1,2, cdots n-1,n)(1,2,⋯n−1,n) m表示翻转操作次数

接下来m行每行两个数 [l,r][l,r] 数据保证 1 leq l leq r leq n 1≤l≤r≤n

输出格式:
输出一行n个数字,表示原始序列经过m次变换后的结果


一棵二叉树中,翻转即为树内所有左右节点翻转

在这一题中,我们需要翻转区间。参考上面的分析,我们可以给树上节点打上一个(lazy)来表示区间是否应该翻转,若有翻转,则交换自己的左右儿子,同时下放懒标记即可

有几点注意事项:
区间修改万一包括最左(右)节点,我们没有更左(右)节点能(Splay)到根或者根的右儿子节点,所以我们需要增加两个哨兵节点表示(-Inf)(INF)来防止RE。

我的(Splay)和别人的不太一样,有些人Splay的第二个参数是目标节点,而我那个版本是目标节点的爸爸,为了防止出现bug,(0)号节点(根的爸爸,也称为虚点)不能有儿子或父亲,所以维护儿子父亲的时候记的判断一下

这个版本的(Splay)时没有涉及根节点的交换转移,所以每次(Splay)玩需要判断一下:若目标节点是根节点,则手动换一下根

Code

#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<queue>
#include<cstring>
#include<algorithm>
#include<climits>
typedef long long LL;
using namespace std;
int RD(){
    int out = 0,flag = 1;char c = getchar();
    while(c < '0' || c >'9'){if(c == '-')flag = -1;c = getchar();}
    while(c >= '0' && c <= '9'){out = out * 10 + c - '0';c = getchar();}
    return flag * out;
    }
const int maxn = 100019,INF = 1e9;
int ch[maxn][2];
int val[maxn], lazy[maxn];
int size[maxn];
int fa[maxn];
int root, tot;
int New(int F,int v){
	fa[++tot] = F;
	size[tot] = 1;
	lazy[tot] = 0;
	val[tot] = v;
	return tot;
	}
void pushup(int id){size[id] = size[ch[id][0]] + size[ch[id][1]] + 1;}
void pushdown(int id){
	if(lazy[id]){
		swap(ch[id][0], ch[id][1]);
		lazy[ch[id][0]] ^= 1;
		lazy[ch[id][1]] ^= 1;
		lazy[id] = 0;
		}
	}
bool lor(int id){return id == ch[fa[id]][0] ? 0 : 1;}
void spin(int id){
	int F = fa[id], d = lor(id);//爸爸,和爸爸的关系
	fa[id] = fa[F];//夺取爸爸的权威,(原则:先平等在贬职)
	if(fa[F])ch[fa[F]][lor(F)] = id;//接受爷爷的认可 && 保证0号点没有儿子
	fa[F] = id;//现在我是爸爸的爸爸了
	ch[F][d] = ch[id][d ^ 1];//爸爸的新儿子
	if(ch[F][d])fa[ch[F][d]] = F;//保证0号点没有爸爸
	ch[id][d ^ 1] = F;//爸爸比我大,去另一边
	pushup(F), pushup(id);
	}
void splay(int id, int goal){//操作节点和目标节点的爸爸
	while(fa[id] != goal){//直到爸爸是目标节点的爸爸为止(成为目标为止)
		int F = fa[id];
		if(fa[F] == goal)spin(id);//爷爷是目标爸爸,则目标就为爸爸
		else if(lor(id) ^ lor(F))spin(id),spin(id);//折线两次自己
		else spin(F),spin(id);//直线先爸爸在自己
		}
		if(!goal)root = id;//由于我们判断的是目标的爸爸,所以不会动根,当目标是根的爸爸(虚节点)的时候变一下根
	}
int find(int id, int rank){
	pushdown(id);
	if(size[ch[id][0]] >= rank)return find(ch[id][0], rank);
	else if(size[ch[id][0]] + 1 == rank)return id;
	else return find(ch[id][1], rank - size[ch[id][0]] - 1);
	}
void insert(int &id, int F, int v){
	if(!id){id = New(v, F);splay(id, 0);return ;}//每插入一个点要把他Splay到根
	if(v < val[id])insert(ch[id][0], id, v);
	else insert(ch[id][1], id, v);
	}
void Reverse(int l,int r){
	int x = find(root, l),y = find(root, r + 2);//哨兵节点,所以区间加一
	splay(x,0);splay(y,root);
	lazy[ch[ch[root][1]][0]] ^= 1;
	}
int num,nr;
int main(){
	num = RD();nr = RD();
	for(int i = 0;i <= num + 1;i++)insert(root, 0, i);
	for(int i = 1;i <= nr;i++){
		int l = RD(),r = RD();
		Reverse(l,r);
		}
	for(int i = 1;i <= num;i++)printf("%d ",val[find(root,i + 1)]);
	return 0;
	}
原文地址:https://www.cnblogs.com/Tony-Double-Sky/p/9299555.html