Изменения

Возьмем структуру данных '''[[Саморасширяющийся массив|вектор]]'''. В её стандартной реализации мы умеем добавлять элемент в конец вектора, узнавать значение элемента, стоящего на определенной позиции, изменять элемент по номеру и удалять последний элемент. Предположим, что нам необходима структура данных с вышеуказанными свойствами, а также с операциями: добавить элемент в любое место (с соответствующим изменением нумерации элементов) и удалить любой элемент (также с соответствующим изменением нумерации). Такая структура существует и называется '''Декартово декартово дерево по неявному ключу''', или же '''rope''' (''англ.'''веревка''''').

НапомнимКак известно, '''[[Декартово декартово дерево]]''' {{---}} это структура данных, объединяющая в себе бинарное дерево поиска и бинарную кучу. При реализации же декартова дерева по неявному ключу попробуем слегка модифицировать модифицируем эту структуру. А именно, оставим в нем только один ключ - ключ приоритет <tex>Y</tex>. Вместо второго , а вместо ключа <tex>X</tex> будем использовать следующую величину: '''количество элементов в нашей структуре, находящихся левее нашего элемента'''. Иначе говоря, будем считать ключом порядковый номер нашего элемента в дереве, уменьшенный на единицу.

Заметим, что при этом сохранится структура [[Дерево_поиска,_наивная_реализация|двоичного дерева поиска]] по этому ключу (то есть модифицированное декартово дерево так и останется декартовым деревом). Однако, с этим подходом появляется проблема: наши операции добавления и удаления элемента могут поменять нумерацию, и при наивной реализации на изменение всех ключей потребуется <tex>O(n)</tex> времени, где <tex>n</tex> {{---}} количество элементов в дереве.

Необходимо решить эту проблемуРешается эта проблема довольно просто. Основная идея заключается в том, что такой ключ <tex>X</tex> сам по себе нигде не хранится. Вместо него будем хранить вспомогательную величину <tex>C</tex>: '''количество вершин в поддереве нашей вершины'''(в поддерево включается и сама вершинувершина). Обратим внимание, что все операции с обычным декартовым деревом делались сверху. Также заметим, что если по пути до некой вершины просуммировать все такие величины в левых поддеревьях, в которые мы не пошли, увеличенные на единицу, то придя в саму вершину и добавив к этой величине количество элементов в её левом поддереве, мы получим как раз ее ключ <tex>X</tex>.

Структура обычного декартова дерева поддерживается с помощью двух операций: '''split''' {{---}} разбиение одного декартова дерева на два таких, что в одном ключ <tex>X</tex> меньше, чем заданное значение, а в другом {{---}} больше, и '''merge''' {{---}} слияние двух деревьев, в одном из которых все ключи <tex>X</tex> меньше, чем во втором. С учетом отличий декартова дерева по неявному ключу от обычного, операции теперь будут описываться так: <tex>split(t)</tex> {{---}} разбиение дерева на два так, что в левом окажется ровно <tex>t</tex> вершин, и <tex>merge(t)</tex> {{---}} слияние двух любых деревьев, соответственно.

Пусть процедура '''split''' запущена в корне дерева с требованием отрезать от дерева <tex>t</tex> вершин. Также известно, что в левом поддереве вершины находится <tex>l</tex> вершин, а в правом <tex>r</tex>. Рассмотрим сначала два тривиальных случая. Первый: <tex>l = t</tex>. В этом случае процедура '''split''' должна просто пометить, что у корня больше нет левого сына, и вернуть его бывшего левого сына в качестве левого левой части ответа, а сам корень {{---}} в качестве правогоправой. Второй случай (<tex>t = l + 1</tex>) рассматривается аналогично. Следующий случай не так тривиален: <tex>t < l</tex>. В этом случае нужно рекурсивно запустить процедуру '''split''' от левого сына с тем же параметром <tex>t</tex>, и левая часть сына станет левым ответом левой частью ответа нашей процедуры, а правая часть сына станет левым сыном корня, после чего корень станет правым ответомправой частью ответа. Случай <tex>t > l + 1</tex> рассматривается аналогично, с той лишь разницей, что от правого сына отрезается <tex>t - l - 1</tex> вершин.

Посмотрим любую из [http://neerc.ifmo.ru/wiki/index.php?title=%D0%94%D0%B5%D0%BA%D0%B0%D1%80%D1%82%D0%BE%D0%B2%D0%BE_%D0%B4%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B2%D0%BE[Декартово дерево#.D0.9E.D0.BF.D0.B5.D1.80.D0.B0.D1.86.D0.B8.D1.8F_merge Операция merge|реализаций]] процедуры '''merge'''. Заметим, что в ней программа ни разу не обращается к ключу <tex>X</tex>. Поэтому реализация процедуры '''merge''' для декартова дерева по неявному ключу вообще не будет отличаться от реализации той же процедуры в обычном декартовом дереве.

===Поддержание корректности значений <tex>C</tex>===

* вставить элемент в любое место (отрежем нужное количество элементов слева, сольем левое дерево с деревом из одного добавленного элемента и результат {{---}} с правым деревом);* переставить любой кусок массива куда угодно (сделаем нужные разрезы и слияния в правильном порядке);