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笛卡尔树

时间:2024-07-15 12:40:46浏览次数:13  
标签:cur 笛卡尔 int top 权值 define

笛卡尔树基本概念

笛卡尔树是基于一个静态序列 \(a\) 的,根据这个序列 \(a\),我们可以构造出对应的笛卡尔树。

笛卡尔树有三点要求需要满足:

  • 笛卡尔树是二叉树。

  • 笛卡尔树的编号的中序遍历为 \(1\sim n\),权值中序遍历为 \(a\)。

  • 笛卡尔树的权值满足大根堆或者小根堆的性质。

这里可以看一个图,节点上标的是权值。

为了更加方便,笛卡尔树的节点编号与序列 \(a\) 的下标编号共用。

笛卡尔树的构造

这里我们先给出笛卡尔树的性质:

  • 对于树上一条深度单调递增的路径,其权值单调不减。

  • \(\forall u,v;u\le v;p=\operatorname{lca}(u,v)=p\),以 \(p\) 为根的子树恰好涵盖 \(a\) 序列中 \([u,v]\) 区间的所有位置。

  • \(\forall u,v;u\le v;p=\operatorname{lca}(u,v)=p\),其在笛卡尔树上的最近公共祖先的权值 \(val_p\) 恰好为 \(a\) 序列中 \([u,v]\) 区间的最小值。

于是我们可以在线性时空内构造笛卡尔树。

我们考虑维护笛卡尔树上最右端的链,则有这条链的编号和权值都不减,于是我们可以用单调栈维护。

我们从前向后遍历 \(a\) 数组,设当前的位置为 \(i\),同时前 \(i-1\) 位的笛卡尔树已经构建完成,于是我们假设当前栈顶位置 \(top\),则当前栈顶元素为 \(s_{top}\),然后我们进行分类讨论。

  • \(a_i\ge a_{s_{top}}\),直接将 \(i\) 入栈。事实上就是在笛卡尔树的最右端的最下面插入这个元素。

  • 否则,开始弹出栈,直到栈为空或者栈顶元素权值不小于 \(a_i\),这里设最后一个弹出的元素的下标设为 \(j\)。则把 \(i\) 入栈,\(j\) 变为 \(i\) 的左儿子。

这里再挂个图,方便理解:

然后我们就建完树了,可以开始看题了。

笛卡尔树

考虑直接按照上面的步骤建树,维护一下左右儿子即可,没有需要特别注意的地方,所以直接放一下代码:

#include<bits/stdc++.h> 
#define int long long
#define pii pair<int,int>
#define x first
#define y second
#define N 10000005
using namespace std;
int n,a[N],stk[N],rt,res1,res2;
pii w[N];
signed main(){
	ios::sync_with_stdio(0);
	cin.tie(0);cout.tie(0);
	cin>>n;
	for(int i=1;i<=n;i++){
		cin>>a[i];
	}
	int top=0,cur=0;
	for(int i=1;i<=n;i++){
		cur=top;
		while(top&&a[stk[cur]]>a[i])cur--;//弹栈
		if(cur)w[stk[cur]].y=i;//没弹完代表有东西更小,作为右儿子
		if(cur<top)w[i].x=stk[cur+1];//有东西出栈了,把出栈的最后一个节点作为当前点左儿子
		stk[++cur]=i;//入栈
		top=cur;
	}
	for(int i=1;i<=n;i++){
		res1^=(i*(w[i].x+1));
		res2^=(i*(w[i].y+1));
	}
	cout<<res1<<' '<<res2;
	return 0;
} 

树的序

类似于板子,说了这么多,其实就是对笛卡尔树求一个前序遍历,所以直接上代码:

#include<bits/stdc++.h> 
#define int long long
#define pii pair<int,int>
#define x first
#define y second
#define N 10000005
using namespace std;
int n,a[N],stk[N],rt,res1,res2;
pii w[N];
void dfs(int u){
	if(u==0)return;
	cout<<u<<' ';
	dfs(w[u].x);
	dfs(w[u].y);
}
signed main(){
	ios::sync_with_stdio(0);
	cin.tie(0);cout.tie(0);
	cin>>n;
	for(int i=1;i<=n;i++){
		int x;
		cin>>x;
		a[x]=i;
	}
	int top=0,cur=0;
	for(int i=1;i<=n;i++){
		cur=top;
		while(top&&a[stk[cur]]>a[i])cur--;
		if(cur)w[stk[cur]].y=i;
		if(cur<top)w[i].x=stk[cur+1];
		stk[++cur]=i;
		top=cur;
	}
	dfs(stk[1]);
	return 0;
} 

标签:cur,笛卡尔,int,top,权值,define
From: https://www.cnblogs.com/zxh923aoao/p/18302853

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