【模板】左偏树

一、左偏树的定义和性质

1. 左偏树是一棵二叉树，也是一种可并堆，拥有堆的性质，可以像堆一样合并。
2. 左偏树顾名思义，有“左偏”的特点，既每个左子树节点的(dist)一定大于等于右子树节点的(dist)。
3. 由性质2可得：(t[x].d=t[t[x].ch[1]].d+1)
4. 同时，我们需要注意左偏树的(dist)并不意味着深度，跟深度无关。

讲了这么久(dist)，那么(dist)到底是什么？

---

二、(dist)的定义与含义

对于一个二叉树，我们定义一个节点的(dist)为它到离它最近的叶子节点的距离+1，叶子节点的(dist=1)，空节点的(dist=0)

---

三、核心操作

(Merge：合并操作)

详细见代码注释

int& rs(int x)//求右儿子
{
	return t[x].ch[t[t[x].ch[1]].d<t[t[x].ch[0]].d];//为了满足左偏树的性质2，须保证右子树节点的dist小于左子树节点的dist
}
int merge(int x,int y)//合并x,y
{
	if(!x||!y)return x+y;
	if(t[x].val>t[y].val)swap(x,y);//这个根据所须的左偏树是大根堆还是小根堆，这里是小根堆，反过来是大根堆
	rs(x)=merge(rs(x),y);//将右子树与y合并
	f[rs(x)]=x;//当需要更新父亲时加上
	t[x].d=t[rs(x)].d+1;//满足左偏树的性质3
	return x;
}

---

(Pop：删除x节点所在堆的最小值/最大值)

找到(x)所在堆的最小值/最大值，用并查集实现，接着合并(x)的左右子树

int find(int x){x==f[x]?x:f[x]=find(f[x]);}
void pop(int &x)
{
	x=find(x)//找到x所在堆的最大值/最小值
	x=merge(t[x].ch[0],t[x].ch[1]);//合并左右儿子
}

---

(Del：删除任意(x)编号节点)

注意：这里是删除任意编号节点，而不是任意权值节点，左偏树不支持删除任意权值节点

我们先合并(x)的左右儿子

接着更新(x)的父亲和(f[x])的儿子

因为这样合并更新可能会破坏左偏的性质，所以需要遍历检查满不满足左偏性质，更新，直到满足左偏性质就可以结束或者到达根节点

void pushup(int x)
{
	if(!x)return ;//达到根节点，返回
	if(t[x].d!=t[rs(x)].d+1)//不满足左偏性质，更新
	{
		t[x].d=t[rs(x)].d+1;
		pushup(f[x]);
	}
}
int merge(int x,int y)
{
	if(!x||!y)return x|y;
	if(t[x].val>t[y].val)swap(x,y);
	f[rs(x)=merge(rs(x),y)]=x;
	pushup(x);
	return x;
}
void del(int x)
{
	int fx=f[x];//x的父亲
	int u=merge(t[x].ch[0],t[x].ch[1]);//合并左右儿子
	f[u]=fx;//更新合并后的节点的信息
	if(t[fx].ch[0]==x)t[fx].ch[0]=u;
	else t[fx].ch[1]=u;
	t[x].val=t[x].ch[0]=t[x].ch[1]=t[x].d=0;
	pushup(x);//遍历检查左偏性质
}

---

(Push：插入x节点)

新建一个节点，将其初始化为(x)

因为这个节点也可以视为一个堆，可以直接合并

void push(int &rt,int v)
{
	t[++cnt].val=v;
	t[cnt].ch[0]=t[cnt].ch[1]=t[cnt].d=0;
	rt=merge(rt,cnt);
}

---

在以(x)为根的整个堆加上/减去/乘上一个数

在根(x)上打标记，然后每一次合并堆或者删除根时下传

void pushdown(int x)//这里以加上一个数为例
{
	if(lazy[x])
	{
		t[t[x].ch[0]].val+=lazy[x];
		t[t[x].ch[1]].val+=lazy[x];
		lazy[t[x].ch[0]]+=lazy[x];
		lazy[t[x].ch[1]]+=lazy[x];
		lazy[x]=0;
	}
}

---

例题

1. 模板题
   1. 洛谷P3377 【模板】左偏树（可并堆）
   2. 洛谷P2713 罗马游戏
      

---

给出洛谷P2713 罗马游戏的代码

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int N=1000010;
struct Tree
{
	int val,ch[2],d;
}t[N];
int n,q;
int f[N];
bool dead[N];
int& rs(int x)
{
	return t[x].ch[t[t[x].ch[1]].d<t[t[x].ch[0]].d];
}
int merge(int x,int y)
{
	if(!x||!y)return x|y;
	if(t[x].val>t[y].val)swap(x,y);
	f[rs(x)=merge(rs(x),y)]=x;
    t[x].d=t[rs(x)].d+1;
	return x;
}
int find(int a)
{
	return a==f[a]?a:f[a]=find(f[a]);
}
char op[10];
int main()
{
	scanf("%d",&n);
	int a,b;
	for(int i=1;i<=n;i++)
	{
		scanf("%d",&a);
		t[i].val=a;
		f[i]=i;
	}
	scanf("%d",&q);
	while(q--)
	{
		scanf("%s",op);
		if(op[0]=='M')
		{
			scanf("%d %d",&a,&b);
			int fx=find(a),fy=find(b);
			if(dead[a]||dead[b]||fx==fy)continue;
			f[fx]=f[fy]=merge(fx,fy);
		}
		else 
		{
			scanf("%d",&a);
			if(dead[a])
			{
				puts("0");
				continue;
			}
			a=find(a);
			dead[a]=1;
			f[a]=f[t[a].ch[0]]=f[t[a].ch[1]]=merge(t[a].ch[0],t[a].ch[1]);
			printf("%d
",t[a].val);
		}
	}
	return 0;
}

---

2. 例题
   1. 【XSY1985】【BZOJ1367】【Baltic2004】sequence
   2. 【XSY2488】【HDU5818】Joint Stacks

---

深深感觉到自己的渺小