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Treap


Treap

【基本概念】
Treap=Tree+Heap。Tree是指二叉搜索树,而Heap指的是二叉堆,一般是最小堆。Treap需要维护两值,一个是二

叉搜索树中的键值(key),另一个是最小堆中的优先级(aux)。Treap是一棵aux值满足最小堆性质的二叉树。

Treap的aux值是在插入时随机赋值的。所以会出现新插入的节点不满足堆的性质,所以需要引入旋转操作。

如下图所示:

Treap_子树

图中圆圈表示单个节点,而三角形表示一个子树,子树可以为空树。

容易发现,旋转操作不会影响到Treap的二叉搜索树的性质。所以当不满足堆性质时,可以通过旋转操作来使它满

足堆性质。

【性质】

可以证明,优先级值随机赋值,可以使Treap的期望深度为O(logN)。

【算法】

1.查找和普通的二叉搜索树相同

2.插入的时候,需要判断插入后是否符合堆的性质,不符合则需要一直旋转,直到满足堆性质。

算法:Treap的插入Insert(T,x)。

具体流程:

1.如果T是空树,将T变成一个只含有一个节点x的二叉搜索树

2.如果T的根节点的值为x,属于重复值,返回

3.如果x少于T的根节点的值

(3.1)Insert(T的左子树,x)

(3.2)如果T的左儿子不满足堆性质(即优先级比T的小),则LeftRotate(T)

4.否则

(4.1)Insert(T的右子树,x)

(4,2)如果T的右子树不满足堆的性质,则RightRotate(T)

3,删除操作在引入了旋转操作后显得更直观。只需要将待删除节点在保证其他节点堆性质的情况下,将其旋转成叶子节点即可。

算法:Delete(T),删除树T的根节点

输入:节点T

具体流程:

(1)如果T有左儿子或右儿子,做如下过程

(1.1)如果T没有右儿子,T <- LeftRotate(T)

(1.2)否则如果T没有左儿子,T <- RightRotate(T)

(1.3)否则

(1.3.1)如果T的左儿子优先级小于T的右儿子,T <-LeftRotate(T)

(1.3.2)否则,T <-RightRotate(T)

(1.4)转到(1)

(2)删除节点T。

【扩展】

可以通过将一个节点的优先级值设成负无穷大,来强制其为根。但是这有可能会破坏Treap的期望深度。


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