【bzoj3196】Tyvj 1730 二逼平衡树 线段树套Treap

题目描述

您需要写一种数据结构（可参考题目标题），来维护一个有序数列，其中需要提供以下操作：
1.查询k在区间内的排名
2.查询区间内排名为k的值
3.修改某一位值上的数值
4.查询k在区间内的前驱(前驱定义为小于x，且最大的数)
5.查询k在区间内的后继(后继定义为大于x，且最小的数)

输入

第一行两个数 n,m 表示长度为n的有序序列和m个操作
第二行有n个数，表示有序序列
下面有m行，opt表示操作标号
若opt=1 则为操作1，之后有三个数l,r,k 表示查询k在区间[l,r]的排名
若opt=2 则为操作2，之后有三个数l,r,k 表示查询区间[l,r]内排名为k的数
若opt=3 则为操作3，之后有两个数pos,k 表示将pos位置的数修改为k
若opt=4 则为操作4，之后有三个数l,r,k 表示查询区间[l,r]内k的前驱
若opt=5 则为操作5，之后有三个数l,r,k 表示查询区间[l,r]内k的后继

输出

对于操作1,2,4,5各输出一行，表示查询结果

样例输入

9 6
4 2 2 1 9 4 0 1 1
2 1 4 3
3 4 10
2 1 4 3
1 2 5 9
4 3 9 5
5 2 8 5

样例输出

2
4
3
4
9

---

题解

树套树，外层线段树内层Treap

对于外层线段树的每个节点，在此之上建立一棵Treap。

这样用外层线段树维护区间，内层Treap维护排名，能够轻松处理出询问1、3、4、5。

具体地，1操作在线段树中不断查找区间，在线段树节点对应的Treap中查找有多少个比k小的，类似于普通线段树的区间查询。4、5操作同理。

3操作在线段树中不断查找区间，在线段树节点对应的Treap中删除原数，添加新数，类似于普通线段树的单点修改。

然而仅仅是这样并不能处理出2操作。

考虑到查某排名的数很不容易，但查某数的排名比较简单（操作1），于是我们可以二分答案，并用操作1的方法判断即可。

1、3、4、5操作时间复杂度O(log^2n)，2操作时间复杂度O(log^3n)。

常数已经优化到比较小了，亲测在某些卡时间的oj上可以过。

#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <algorithm>
#define N 200010
#define M 4000010
#define inf 0x7fffffff
#define lson l , mid , x << 1
#define rson mid + 1 , r , x << 1 | 1
using namespace std;
int n , v[N] , root[N] , w[M] , cnt[M] , si[M] , ls[M] , rs[M] , rnd[M] , tot;
void pushup(int k)
{
    si[k] = si[ls[k]] + si[rs[k]] + cnt[k];
}
void zig(int &k)
{
    int t = ls[k];
    ls[k] = rs[t] , rs[t] = k , si[t] = si[k] , pushup(k) , k = t;
}
void zag(int &k)
{
    int t = rs[k];
    rs[k] = ls[t] , ls[t] = k , si[t] = si[k] , pushup(k) , k = t;
}
void ins(int &k , int a)
{
    if(!k)
    {
        k = ++tot , w[k] = a , cnt[k] = si[k] = 1 , rnd[k] = rand();
        return;
    }
    si[k] ++ ;
    if(a == w[k]) cnt[k] ++ ;
    else if(a < w[k])
    {
        ins(ls[k] , a);
        if(rnd[ls[k]] < rnd[k]) zig(k);
    }
    else
    {
        ins(rs[k] , a);
        if(rnd[rs[k]] < rnd[k]) zag(k);
    }
}
void del(int &k , int a)
{
    if(a == w[k])
    {
        if(cnt[k] > 1) cnt[k] -- , si[k] -- ;
        else if(!ls[k] || !rs[k]) k = ls[k] + rs[k];
        else if(rnd[ls[k]] < rnd[rs[k]]) zig(k) , del(k , a);
        else zag(k) , del(k , a);
    }
    else if(a < w[k]) del(ls[k] , a) , si[k] -- ;
    else del(rs[k] , a) , si[k] -- ;
}
int getless(int k , int a)
{
    if(!k) return 0;
    if(a <= w[k]) return getless(ls[k] , a);
    else return getless(rs[k] , a) + si[ls[k]] + cnt[k];
}
int getpro(int k , int a)
{
    if(!k) return 0;
    if(a <= w[k]) return getpro(ls[k] , a);
    else return max(w[k] , getpro(rs[k] , a));
}
int getsub(int k , int a)
{
    if(!k) return inf;
    if(a >= w[k]) return getsub(rs[k] , a);
    else return min(w[k] , getsub(ls[k] , a));
}
void build(int l , int r , int x)
{
    int i , mid = (l + r) >> 1;
    for(i = l ; i <= r ; i ++ ) ins(root[x] , v[i]);
    if(l == r) return;
    build(lson) , build(rson);
}
void update(int p , int a , int l , int r , int x)
{
    del(root[x] , v[p]) , ins(root[x] , a);
    if(l == r) return;
    int mid = (l + r) >> 1;
    if(p <= mid) update(p , a , lson);
    else update(p , a , rson);
}
int queryless(int b , int e , int a , int l , int r , int x)
{
    if(b <= l && r <= e) return getless(root[x] , a);
    int mid = (l + r) >> 1 , ans = 0;
    if(b <= mid) ans += queryless(b , e , a , lson);
    if(e > mid) ans += queryless(b , e , a , rson);
    return ans;
}
int querypro(int b , int e , int a , int l , int r , int x)
{
    if(b <= l && r <= e) return getpro(root[x] , a);
    int mid = (l + r) >> 1 , ans = 0;
    if(b <= mid) ans = max(ans , querypro(b , e , a , lson));
    if(e > mid) ans = max(ans , querypro(b , e , a , rson));
    return ans;
}
int querysub(int b , int e , int a , int l , int r , int x)
{
    if(b <= l && r <= e) return getsub(root[x] , a);
    int mid = (l + r) >> 1 , ans = inf;
    if(b <= mid) ans = min(ans , querysub(b , e , a , lson));
    if(e > mid) ans = min(ans , querysub(b , e , a , rson));
    return ans;
}
int solvenum(int b , int e , int a)
{
    int l = querysub(b , e , -1 , 1 , n , 1) , r = querypro(b , e , inf , 1 , n , 1) , mid , ans = 0;
    while(l <= r)
    {
        mid = (l + r) >> 1;
        if(queryless(b , e , mid , 1 , n , 1) + 1 <= a) ans = mid , l = mid + 1;
        else r = mid - 1;
    }
    return ans;
}
int main()
{
    int m , i , opt , x , y , z;
    scanf("%d%d" , &n , &m);
    for(i = 1 ; i <= n ; i ++ ) scanf("%d" , &v[i]);
    build(1 , n , 1);
    while(m -- )
    {
        scanf("%d%d%d" , &opt , &x , &y);
        if(opt != 3) scanf("%d" , &z);
        switch(opt)
        {
            case 1: printf("%d\n" , queryless(x , y , z , 1 , n , 1) + 1); break;
            case 2: printf("%d\n" , solvenum(x , y , z)); break;
            case 3: update(x , y , 1 , n , 1) , v[x] = y; break;
            case 4: printf("%d\n" , querypro(x , y , z , 1 , n , 1)); break;
            default: printf("%d\n" , querysub(x , y , z , 1 , n , 1));
        }
    }
    return 0;
}