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不论插入，删除还是访问，我们可以发现它们的复杂度都和\(splay\)操作的复杂度同阶，只是一点常数的区别
我们不妨假设有\(n\)个点的\(splay\)，进行了\(m\)次\(splay\)操作
采用势能分析
我们记\(w(x) = \left \lceil \log_2 (size(x)) \right \rceil\)，注意以\(2\)为底和上取整
我们定义势能函数为\(\varphi = \sum w(x)\)
（记第\(i\)次操作操作完之后，势能为\(\varphi(i)\)）
只需要估计出\(\varphi(m) - \varphi(m - 1) + \varphi(m - 1) - \varphi(m - 2) ... + \varphi(1) - \varphi(0) + \varphi(0)\)的大小即可
（即初始势能和每次的势能变化量的和）
显然，\(\varphi(0) \leqslant n \log n\)
\(splay\)操作的具体定义为：
如果父节点是根，那么旋转一次
如果父节点和爷节点所处子树方向一致，那么先旋转父亲再旋转自己
否则，旋转两次自己
实际上可以归结于\(zig\)，\(zag\)，\(zig-zig\)，\(zag-zag\)，\(zig-zag\)，\(zag-zig\)操作
由于\(zig\)和\(zag\)是对称的操作
因此，只需要对\(zig\)，\(zig-zig\)，\(zig-zag\)操作分析复杂度即可
势能的变化量为\(1 + w'(x) + w'(fa) - w(x) - w(fa) \leq 1 + w'(fa) - w(x) \leq 1 + w'(x) - w(x)\)
势能变化量为\(1 + w'(x) + w'(fa) + w'(g) - w(x) - w(fa) - w(g)\)（缩小了常数的影响，但不能无视）
\(\leq 1 + w'(fa) + w'(g) - w(x) - w(fa) \leq 1 + w'(x) + w'(g) - 2w(x)\)
这是神仙复杂度证明中非常神奇的地方，通过一些有趣的性质，让常数项的代价合并到了势能的变化中
我们不妨设\(a = w'(g), b = w(x)\)，那么注意到\(w'(x) = a + b + 1\)
由于$2w‘(x) - w‘(g) - w(x) = \left \lceil \log_2 (a + b + 1) \right \rceil - \left \lceil \log_2 a \right \rceil + \left \lceil \log_2 a + b + 1 \right \rceil - \left \lceil \log_2 b \right \rceil $
注意到\(a, b\)在上式中是对称的，不妨设\(a \geq b\)
\(\geq \left \lceil \log_2 (a + b + 1) \right \rceil - \left \lceil \log_2 b \right \rceil \geq \left \lceil \log_2 (2b + 1) \right \rceil - \left \lceil \log_2 b \right \rceil \geq \left \lceil \log_2 b \right \rceil + 1 - \left \lceil \log_2 b \right \rceil \geq 1\)
因此有\(1 \leq 2w'(x) - w'(g) - w(x)\)，我们将\(1 + w'(x) + w'(g) - 2w(x)\)中的\(1\)放缩，可以得到
\(\leq 3(w'(x) - w(x))\)
势能变化量为\(1 + w'(x) + w'(fa) + w'(g) - w(x) - w(fa) - w(g) \leq 1 + w'(fa) + w'(g) - w(x) - w(fa) \leq 1 + w'(g) + w'(fa) - 2w(x)\)
由上文的结论，我们知道这里可以把\(1\)放缩成\(1 \leq 2w'(x) - w'(g) - w'(fa)\)
因此\(\leq 2(w'(x) - w(x))\)
把以上三种操作的势能全部放缩为\(\leq 3(w'(x) - w(x))\)
不妨假设\(splay\)一次，依次访问了点\(x_1, x_2 ... x_n\)，最后\(x_1\)会成为新的根
那么，最后的势能实际上是\(3(w'(x_1) - w(x_1) + w''(x_1) - w'(x_1) + .... + w(n) - w^{'''.....}(x_1)) + 1 = 3 * (w(n) - w(x_1)) + 1\leq log_2 n\)
因此，\(\varphi(m) - \varphi(m - 1) + \varphi(m - 1) - \varphi(m - 2) ... + \varphi(1) - \varphi(0) + \varphi(0) = n \log n + m \log n\)
即\(n\)个点的\(splay\)，做\(m\)次\(splay\)操作，复杂度为\(O(n \log n + m \log n)\)
先让我咕一会
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原文地址：https://www.cnblogs.com/reverymoon/p/10086216.html
