左偏树详解-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/lj12358132134/article/details/75433614

左偏树是一种实现简单的可并堆，可以在logn的复杂度下面完成优先队列的插入，删除，合并操作。

这就是一颗左偏树啦蓝色是该节点的dist

结构体定义

struct Node{
    int l,r,d,v;//左右子树，距离和键值
    Node(){
        l=r=v=d=0;
    }
}

我们定义左偏树的外界点为，一个左子树为空或者一个右子树为空的结点，结点的dist为它到它子树内外节点的最短距离。一个左偏树在满足堆的性质的前提下还应该满足它的右子树的dist不大于它的左子树的dist。由此，我们可以得出其他一些性质。

当前结点的dist为右子树dist的长度+1
若左偏树根节点的dist为一定值，则节点数最少的左偏树是一颗完全二叉树，并且为满二叉树
由上一条性质，可以知道根节点dist为n的左偏树，最少含有 $2^{n+1}-1$ 个结点
一个有n个结点的左偏树，根节点距离最大为 $|log_2（n+1）|-1$

左偏树的操作（最大堆）

递归合并
如果有一颗树为空，返回另一棵树
否则，就将根节点键值较大树的右子树和根节点键值较小树合并
如果合并后破坏了左偏树的性质（左子树dist<右子树dist）
交换根节点的左右子树
更新根节点的dist值

int merge(int x,int y){
    if(!x){
        return y;
    }
    if(!y){
        return x;
    }
    if(node[x].v<node[y].v){
        swap(x,y);
    }
    node[x].r=merge(node[x].r,y);
    if(node[node[x].l].d<node[node[x].r].d){
        swap(node[x].l,node[x].r);
    }
    node[x].d=node[node[x].r].d+1;
    return x;
}

插入
相当于和只有一个结点的树合并

int insert(int x,int v){
    cnt++;
    node[cnt].v=v;
    return merge(x,cnt);//返回新的根节点
}

堆操作

int top(int x){
    return node[x].v;
}
int pop(int x){
    return merge(node[x].l,node[x].r);//返回新的根节点
}

以上操作都以左偏树堆顶的编号代表这一刻左偏树
例题 hdu1512 左偏树加并查集的模版题，今年省赛的热身赛就是这题来着，当时乱搞搞出来了（数据太弱），重新用左偏树写一下。

#include<iostream>
#include<cstring>
using namespace std;
const int maxn=1e5+7;
int cnt=0;
int n,m;
int p[maxn],pqroot[maxn];
struct Node{
    int l,r,d,v;
    Node(){
        l=r=v=d=0;
    }
    void fight(){
        l=r=d=0;
        v/=2;
    }
}node[maxn];
int merge(int x,int y){
    if(!x){
        return y;
    }
    if(!y){
        return x;
    }
    if(node[x].v<node[y].v){
        swap(x,y);
    }
    node[x].r=merge(node[x].r,y);
    if(node[node[x].l].d<node[node[x].r].d){
        swap(node[x].l,node[x].r);
    }
    node[x].d=node[node[x].r].d+1;
    return x;
}
int pop(int x){
    return merge(node[x].l,node[x].r);
}
int find(int x){
    return x==p[x]?x:x=find(p[x]);
}
int uset(int x,int y,int root){
    p[x]=y;
    pqroot[y]=root;
}
int main(){
    //freopen("in.txt","r",stdin);
    while(cin>>n){
        memset(node,0,sizeof(node));
        memset(p,0,sizeof(p));
        memset(pqroot,0,sizeof(pqroot));
        node[0].d=-1;
        for(int i=1;i<=n;i++){
            p[i]=i;
            pqroot[i]=i;
            scanf("%d",&node[i].v);
        }
        cin>>m;
        for(int i=0;i<m;i++){
            int p1,p2;
            scanf("%d%d",&p1,&p2);
            int s1=find(p1),s2=find(p2);
            if(s1!=s2){
                int pqroot1=pqroot[s1],pqroot2=pqroot[s2];  
                int newroot1=pop(pqroot1);
                int newroot2=pop(pqroot2);
                node[pqroot1].fight();
                node[pqroot2].fight();
                newroot1=merge(newroot1,pqroot1);
                newroot2=merge(newroot2,pqroot2);
                int newpqroot=merge(newroot1,newroot2);
                uset(s1,s2,newpqroot);
                printf("%d\n",node[newpqroot].v);
            }else{
                printf("-1\n");
            }
        }
    }
}