Изменения

Перейти к: навигация, поиск

Деревья Эйлерова обхода

307 байт добавлено, 10:27, 26 октября 2019
Декартово дерево по неявному ключу
<br>
Представим дерево в виде последовательности вершин, посещенных в порядке эйлерова обхода, начиная с корнем в вершине вершины <tex>a</tex> в виде последовательности вершин, посещеннных в порядке эйлерова обхода.
[[Файл:Tour1.png|thumb|320px|center]]
 
{{Утверждение
|statement=Последовательность вершин между первым и последним вхождениями вершины <tex>h</tex> в эйлеров обход дерева, представляет эйлеров обход поддерва с корнем в <tex>h</tex>.
|proof=Действительно, при обходе дерева последний раз выйдем из вершины, только после посещения всех вершин ее поддерева.
[[Файл:Tour2.png|thumb|320px|center]]
}}
==Операции c эйлеровыми обходами==
Для добавления ребра <tex>(c, g)</tex>:
*Выберем любое вхождение вершины <tex>c </tex> в эйлеров обход дерева <tex>T1</tex>.
*Разрежем эйлеров обход <tex>T1</tex> на две части:
*: <tex>A1 </tex> {{- --}} часть обхода до выбранного вхождения вершины <tex>c</tex>, включая ее.*: <tex>A2 </tex> {{-- -}} часть обхода после выбранного вхождения вершины <tex>c</tex>, включая ее.*Аналогично, выберем любое вхождение вершины <tex>g </tex> в эйлеров обход дерева <tex>T2 </tex> и разрежем его на 2 две части <tex>B1 </tex> и <tex>B2</tex>.*Соберем результирующий эйлеров обход в порядке <tex>A1 , B2 , B1</tex> (без первой повторяющейся вершины) , <tex>A2</tex>.
Чтобы быстро находить место, где разрезать эйлеровы обходы деревьев <tex>T1 </tex> и <tex>T2</tex>, будем хранить эйлеровы обходы в двоичных деревьях поиска. Ключом вершины, для построения дерева поиска, будет время посещения этой вершины эйлеровым обходом.Для каждой вершины дерева <tex>(T1, T2) </tex> будем хранить указатель на вершину в дереве поиска, которая соответствует вхождению вершины дерева в эйлеров обход. Тогда за <tex>O(1) </tex> переходим от вершины дерева к вершине дерева поиска, по которой за <tex>O(\log n) </tex> можно будет разделить дерево поиска на 2 две части.
[[Файл:Link22.png |thumb|400px|center|Рис.1a Исходный лес <br>Рис.1b Эйлеровы обходы деревьев Т1 и Т2<br> Рис.1с Двоичные деревья поиска для хранения эйлеровых обходов <br> Рис.1d Результирующий эйлеров обход]]
===Разрезание ребра===
Для удаления ребра <tex>\{(g, j\} \)</tex>:*Найдем в эйлеровом обходе дерева <tex>T </tex> две пары посещений концов удаляемого ребра gj <tex>g,j</tex> и jg<tex>j,g</tex>, которые соответствуют прохождениям по ребру <tex>(g, j) </tex> в дереве <tex>T</tex>.*Разрежем эйлеров обход дерева по этим парам на 3 три части: <tex>A1, A2, A3</tex>.*В результате получатся 2 дерева с эйлеровыми обходами Соединив <tex>A1 </tex> и <tex>A3</tex> (без повторяющейся первой вершины) и , получим эйлеров обход первого дерева, а <tex>A2 соответственно</tex> дает эйлеров обход второго дерева.
Чтобы быстро находить места в эйлеровом обходе, которые соответствуют прохождению удаляемого ребра в дереве, будем для каждого ребра в дереве хранить ссылку на те места эйлерова обхода, где последовательно посещаем концы удаляемого ребра.
Так, для ребра <tex>(g, j) </tex> храним ссылки на узлы дерева поиска, соответствующие парам посещений концов этого ребра.
[[Файл:Link23.png |thumb|400px|center|Рис.1a Исходное дерево <br>Рис.1b Эйлеров обход исходного дерева<br> Рис.1с Двоичное дерево поиска для хранения эйлерового обхода <br> Рис.1d Эйлеровы обходы получившихся деревьев]]
===Проверка на связность===
Для того, чтобы проверить, лежат ли 2 две вершины в одном дереве, достаточно подняться от вхождения каждой вершины в эйлеров обход (ссылку на которое мы храним) до корня дерева поиска, хранящего этот элеров эйлеров обход.
==Реализация Способы реализации структуры==
Представим последовательность вершин эйлерова обхода в виде сбалансированного двоичного дерева. Будем использовать [[Красно-черное ===Сбалансированное дерево|красно-черное дерево]].поиска===
Будем хранить последовательность вершин эйлерова обхода в виде сбалансированного двоичного дерева поиска, например, в виде [[Файл:Balanced tree.png Красно-черное дерево|centerкрасно-черного дерева]]. При построении дерева ключом вершины будет время посещения этой вершины эйлеровым обходом.
Объединение Операции объединения и разделение разделения красно-черных деревьев выполняется за <tex>O(\log n)</tex><ref>[http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.109.4875&rep=rep1&type=pdf Ron Wein {{---}} Efficient Implementation of Red-Black Trees.]</ref>.
Для каждой вершины храним указатели на её первое и последнее вхождение в последовательность. Значит, имеем доступ к ним за <tex>O(1)</tex>.===Декартово дерево по неявному ключу===
Запрос о принадлежности Также, можем хранить последовательности вершин к одной компоненте связности выполняется за эйлерова обхода в [[Декартово_дерево_по_неявному_ключу|декартовом дереве по неявному ключу]]. Глубина декартового дерева, построенного на массиве из <tex>n</tex> вершин, будет поддерживаться равной <tex>O(\log n)</tex> проверкой лежат ли эти вершины в одном дереве.
[[Файл:Balanced tree1Операции объединения и разделения также выполняются за <tex>O(\log n)</tex>.png |center]]
==См. также==
* [http://courses.csail.mit.edu/6.851/spring07/scribe/lec05.pdf Advanced Data Structures {{---}} Euler tour trees]
* [http://codeforces.com/blog/entry/18369?mobile=true&locale=en CodeForces {{---}} On Euler tour trees]
* [http://logic.pdmi.ras.ru/csclub/node/2819 Лекториум{{---}} Лекция Павла Маврина об эйлеровых обходах]
[[Категория: Алгоритмы и структуры данных]]
[[Категория: Обходы графов]]
[[Категория: Эйлеровы графы]]
Анонимный участник

Навигация