胜者树是一种数据结构,特点如下:
- 它是一棵完全二叉树。也就是说,除最后一层外,每一层上的节点数均达到最大值;在最后一层上只缺少右边的若干结点。
- 这棵树的所有叶子结点是原始数据(见下文样例)。
- 对于所有非叶子结点,取两个儿子中更优秀的值,就是父亲结点的值,故名胜者树。
- 由于胜者树是完全二叉树,因此如果把根结点编号为1,第二层的结点分别是2、3,第三层是4、5、6、7……那么我们就能发现:每一个非叶子结点的左儿子编号都是它的编号乘以2,右儿子编号是它的编号乘以2加上1。
如上图,我们有原始数列a={4,2,9,1},两两比对,优秀者成为更高层的结点。可知根结点的值就是原始数据中最优秀的值。容易推算,建树的时间复杂度仅为O(n)。程序如下:
void build_tree ( int _left , int _right , int _node ) { if ( _left == _right ) tree[_node].value = a[_left] ; else { int _middle = ( _left + _right ) >> 1 ; int l_child = _node << 1 ; int r_child = l_child + 1 ; build_tree ( _left , _middle , l_child ) ; build_tree ( _middle+1 , _right , r_child ) ; tree[_node] = _cmp ( tree[l_child] , tree[r_child] ) ? tree[l_child] : tree[r_child] ; } return ;} //初始建树调用build_tree(1,n,1)
但是!还有但是!如果只是这样的话,那效率和直接全部找一遍不是一样?优势何在??
胜者树可以帮助我们快速找到数据中根据某一个规则决定的最优者,而且还可以 快速修改。为什么这么说呢?我们再来看一个例子。
如上图,当我们把2修改为5时,其相应的父结点也要重新判断并更新一遍。而其它没有受到影响的结点则并不会被访问。从根结点开始,判断要被修改的是左子树还是右子树,不断向下,直到最后一层。修改完之后回溯,顺便维护。
时间复杂度相当于二分,只需O(logN)。程序如下:
void _insert ( int _left , int _right , int _k , int new_value , int _node ) { if ( _left == _right ) tree[_node].value = a[_left] ; else { int _middle = (_left+_right) >> 1 ; int l_child = _node << 1 ; int r_child = l_child + 1 ; if ( _k <= _middle ) _insert ( _left , _middle , _k , new_value , l_child ) ; else _insert ( _middle+1 , _right , _k , new_value , r_child ) ; tree[_node] = _cmp ( tree[l_child] , tree[r_child] ) ? tree[l_child] : tree[r_child] ; } return ;} //初始调用_insert(1,n,k,value,1)by LKB