问题
如何理解AcWing 模拟堆这道题中的heap_swap,hp[N], ph[N]?
详解
重点:题目中第k个插入,这里的k相当于链表中的idx,是节点的唯一标识
不理解idx到底是啥意思的可以先看看这篇,其中总结了对链表,Trie树,堆中idx的理解:https://www.acwing.com/solution/content/5673/
1. 关于idx
堆中的每次插入都是在堆尾,但是堆中经常有up
和down
操作。所以节点与节点的关系并不是用一个ne[idx][2]
可以很好地维护的。但是好在堆是个完全二叉树。子父节点的关系可以通过下标来联系(左儿子2n,右儿子2n+1)。就数组模拟来说,知道数组的下标就知道结点在堆中的位置。所以核心就在于即使有down
和up
操作也能维护堆数组的下标(k)和结点(idx)的映射关系。 比如说:h[k] = x
, h数组存的是节点的值,按理来说应该h[idx]
来存,但是节点位置总是在变的,因此维护k和idx的映射关系就好啦
举例: 用ph数组来表示ph[idx] = k
(idx到下标), 那么结点值为h[ph[idx]]
, 儿子为ph[idx] * 2和ph[idx] * 2 + 1
, 这样值和儿子结点不就可以通过idx
联系在一起了吗?
2. 理解hp与ph数组
从上面讨论的可以知道,ph数组主要用于帮助从idx映射到下标k,似乎有了ph数组就可以完成所有操作了,但为什么还要有一个hp数组呢?
原因就在于在swap
操作中我们输入是堆数组的下标,无法知道每个堆数组的k
下标对应idx
(第idx个插入),所以需要hp
数组方便查找idx
。
void heap_swap(int a, int b)
{
swap(ph[hp[a]], ph[hp[b]]);
swap(hp[a], hp[b]);
swap(h[a], h[b]);
}
3. 举例:堆中的插入操作
注意: 在堆这个数据结构中,数据的插入都是插入到堆尾,然后再up
if (op == "I")
{
scanf("%d", &x);
size ++ ;
idx ++ ; //记录第几次插入(设置新的idx)
ph[idx] = size, hp[size] = idx; //每次插入都是在堆尾插入(设置ph与hp)
h[ph[idx]] = x; //记录插入的值
up(ph[idx]);
}
4. 举例:删除第idx个插入元素
删除操作,三个步骤:
1. 找到第idx个插入元素在堆数组中的位置(堆数组下标)
2. 与堆尾元素交换
3. 在原来第idx个元素所在的位置进行down和up操作。(up,down,swap操作的都输入都是下标)
很显然,在第一步中,显然ph[idx]
查找即可。第二步,直接swap
操作。第三步需要找到原来第idx
的元素所在的位置,由于交换完后ph[idx]
的值变了,变为堆尾的下标了,所以必须要在之前保存ph[idx]
的值
if (op == "D")
{
scanf("%d", &idx);
k = ph[idx]; //必须要保存当前被删除结点的下标
heap_swap(k, size);//第idx个插入的元素移到了堆尾,此时ph[idx]指向堆尾
size --; //删除堆尾
up(k);//k是之前记录被删除的结点的下标
down(k);
}
/*
1、理解hp与ph数组,以及为什么需要它们
* 堆h[i]只能存放数据,不能存放是第几个数字,所以需要ph[k] = i来指明,第k个数字在h[]中对应的i是多少
* 在执行交换操作的时候,可以直接交换数字,swap(h[a],h[b])
但是对于ph[k_1] = a和ph[k_2] = b来说,a和b是它们存放的值,不 能通过值来找下标,也就是找不k_1,k_2是多少
* 于是引入hp[a] = k_2,hp[b] = k_2,则可以实现反向的操作
2、形象理解heap_swap中的次序是任意的
h[]:房间号无直接实际意义,里边住着犯人
ph[]:花名册,狱警所有,写明了几号犯人住在哪个房间号里,用于抓某些人
(但是狱警无权过问每个号里住的是谁)
hp[]:住户册,监狱所有,写明了哪个房间号里住的是几号,用于管理监狱
(但是监狱没必要知道哪个犯人住在哪里)
heap_swap:已知两个犯人住的地方,交换它们住的地方,并且让狱警和管理 处都知道这件事情
swap(h[a], h[b]):两个人换地方住
swap(hp[a], hp[b]):监狱管理处翻房间号,把里边存放的犯人号交换
swap(ph[hp[a]], ph[hp[b]]):狱警:先申请查住户册,看这两个地方住的谁,再在花名册下写下来,这两个人位置换了
h[a] = 10, h[b] = 20 swap: h[a] = 20,h [b] = 10
hp[a] = 1 ,hp[b] = 2 swap:hp[a] = 2 ,hp[b] = 1
ph[1] = a ,ph[2] = b swap:ph[1] = b ,ph[2] = a
//这种不变形也很像线代中:代表交换的初等矩阵,进行逆运算之后,仍然是该初等矩阵
大佬解释的很清楚,终于明白了orz
orz
orz
orz
生动形象orz
牛!
orz
太强了(模拟堆这个图可以玩狱警/doge)
# 写的真好
orz
Orz
orz
Orz,大佬牛逼,写的太好了
orz
# orz
orz
Orz~
感谢,解释的真的很好
https://www.acwing.com/activity/content/code/content/6714238/
给大佬的讲解配了个例子
orz
orz
orz
orz
太牛逼了
h[x] 表示树中位置 x 的元素
ph[k] = x 表示第 k 个插入的元素在树中存放的位置 x
此时如果要交换 ph 中的两个元素需要知道树中位置 x 是第几个被插入的, 于是便引入了数组 hp
hp[x] = k 表示树中位置 x 存放的为第 k 个插入的元素
妙啊
orz
tql
可以用multiset+unordered_map直接模拟,适合$Saber$
saber啥意思
AC Saber
# Or2
你屁股怎么能这么翘
ORZ
为什么vs2019用scanf会会报错
好像是微软觉得这个函数不安全,自己改成了scanf_s
可以加上这个宏定义#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS,就能用scanf了
加上这个确实可以,谢谢
删除操作里面, k = ph[idx]; //必须要保存当前被删除结点的下标,这一点非常重要,不然ph[idx]在交换操作后可能会发生变化,从而导致后续up, down的传入参数有问题
交换前ph[hp[a]]=a, ph[hp[b]]=b
else if(s==”D”){
cin>>x;
为什么我这么写就会有问题呢?
orz
int ph[N], hp[N];
//ph[j] = k : 第j个插入点的下标是k; hp[k] = j : k下标表示的是第j个点插入的 其中k是下标!
//ph作用很大很显然,是用来在位置j上存储一个数,表示它是第k个输进程序的。在数组发生改变时,或直接要求更改第k个插入时,输入的是k、是ph[j]=k的右值,但是我要改变的不是k,是想把k的位置j和另一个位置i上的值交换位置,所以现在的情况是 只知道值k但是难以知道k对应的位置j,所以一个通过右值k找回下标的映射表hp[k] = j就应运而生了
讲的太好了,懂了!感谢
太通俗易懂了,orz
你好像写反了
每个结点所对应的 ph hp的值是一一对应的 双箭头。当交换两结点的值之后,ph和hp都需要分别进行一次交换才行
由于heap存的是 元素 存在down 和 up 会使得 元素的值对应的下标发生改变
从而找不到第k个插入元素对应的下标
这时候 使用 hp 来 映射第k个插入的元素对应下标
当heap发生swap时,hp也要发生swap 来交换第k个元素heap交换后对应新的下标
有了下标 还不能 交换值
所以要引入 ph 来 记录第k个元素对应新下标对应的新值(因为heap可能发生多次交换,hp对应的新下标可能发生多次改变,其每次交换之前的值必须记录下来,就引入了ph)
if (!strcmp(op, “D”))
{
scanf(“%d”, &k);
heap_swap(ph[k], cnt);
cnt – ;
up(ph[k]);
down(ph[k]);
}为什么不能这样,是因为ph有可能有特定的情况会被改变吗
void heap_swap(int a, int b)
{
swap(hp[ph[a]],hp[ph[b]]);
swap(ph[a], ph[b]);
swap(h[a], h[b]);
}
为什么这样不可以
精妙绝伦!大加赞赏!