启发式合并
- 刚听到这个东西的时候,我是相当蒙圈的。特别是“启发式”这三个字莫名的装逼,因此之前一直没有学。
- 实际上,这个东西就是一个SB贪心。
- 以堆为例,若我们要合并两个堆a、b,我们有一种极其简单的做法:那就是比较一下它们的大小,将小的堆的每个元素依次插入到大的堆中。不妨设 ,则时间复杂度即为: 。
- 这个东西看似很慢,但当点数较小的时候,我们可以证明复杂度是可被接受的。
- 比如我们要合并n个堆,这n个堆共有m个点。设这n个堆 。
- 首先,我们合并 和 ,变成一个新的堆 。
- 然后,我们合并 和 ,变成一个新的堆 。
- ……
- 以此类推,我们最终可以合并出一个堆 。
- 合并堆a、b时,记1次操作为将a中的一个元素插入b(或将b中的一个元素插入a)。
- 可以发现,第1次合并操作数 ,第2次合并操作数 ……第i次合并操作数 。
- 因此,总操作数 。而每次操作又是 的复杂度。因此:
- 时间复杂度: 。
推广
- 启发式合并也可以用到set、splay、treap等平衡树上去。
- 若我们要合并两棵平衡树a、b,也是先比较大小,将小的平衡树的每个元素依次插入大的平衡树。囿于插入的时间也是 ,因此总复杂度还是 。
- 注意:这里的合并并非treap的merge。merge(a,b)是强行让a所有元素的键值(要满足二叉排序树的性质的那个值)均小于b所有元素的键值,所以可以 做到;而这里要合并的两棵平衡树a、b的键值可能是交错不齐的。
线段树合并
- OI中常常遇到一些题目,要将若干物件不断合并,维护信息。
- 如果合并的顺序不对,堆/平衡树的启发式合并会很慢。比如当你分治+启发式合并的时候,时间复杂度就变成 了。
- 这个时候,就需要线段树合并。
- 对于这个,相信大家都想得出下面这种合并步骤:
- 为了方便确定一棵树是否为空,我们动态开点。
- 比如,我们合并两棵权值线段树:
- 显然,这么做的复杂度与两棵树公共的节点数成正比。
- 但是,假设我们要合并多棵线段树呢?
- 假设我们要合并n棵线段树,定义势能函数 为它们的节点个数和。
- 每次合并线段树a、b时,设其公共点数为c,则合并后的 减少c,而时间复杂度增加c。
- 因此,时间复杂度应≤节点个数和。
- 当线段树中总共有m个元素时(比如n棵权值线段树,只存有m个数),每个元素都可以动态开辟至多 个节点。因此,此时的时间复杂度应为 。
- 注意:此时的时间复杂度并不受合并顺序的限制。换句话说,不论你按什么顺序合并,只要你是合并n棵只有m个元素的线段树,时间复杂度就是 。
例题
【BZOJ 2212】【Poi2011】 Tree Rotations
【JZOJ5800】【洛谷P4416】 [COCI2017-2018#1] 被单