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Treap=Tree+Heap，即在普通二叉查找树的基础上每个节点有了一个新值域：强化值（因为它将普通二叉查找树强化为treap就自己起了这个名字，是用来满足堆性质的，即后文说满足堆性质都指强化值满足堆性质）。要求这个树节点的键值（即要代表的数）满足BST的性质、强化值满足小跟堆的性质（你非得大根堆也没什么）。强化值由建立节点时由一个随机算法（rand（））给出，在一个以随机数据建成的堆的加持下，treap的期望高度被证明为logn，故是一个平衡树。
代码请看文末
核心操作：旋转
左旋（zig）：左旋一棵子树，它的根变为新子树的左儿子、根的右儿子变为新子树的根，那么根的右儿子的新左儿子是根了，原来的左儿子怎么办？交给根刚好。这样操作会发现，BST的性质仍然满足（相对左右位置未变），整个树宏观上向左“转动”了一下。
右旋（zig）：右旋一棵子树，它的根变为新子树的右儿子、根的左儿子变为新子树的根，根的右儿子的原左儿子也可交给根。这样操作会发现，BST的性质仍然满足（相对左右位置未变），整个树宏观上向右“转动”了一下。
故：旋转不改变BST性质，但会改变父祖关系。同时不改变如图x、y、z三部分的堆性质（不特指某种旋转。红点为即将认父的根，绿点为即将认儿的子节点。x为会变为绿点的外侧子树，z代表原根的另一个子树，y代表内侧绿点会给红点的子树）
泛用操作：
1、插入x数：
按照普通二叉查找树插入方式新建节点后使其获得强化值。回溯过程中看儿子：左儿子强化值小于自己——右旋（让他当新爹，小根堆嘛）；右儿子强化值小于自己——左旋。
解答为何用旋转方式维护堆性质：首先旋转不改变BST性质，但可以改变父子关系。看上图，若绿点强化值小于红点，有堆性质得，绿点要当红点父亲才行。一开始绿点子树一定是满足堆性质的（只有它一个点），因为绿点强化值小于红点，所以绿点完全可以当红点子树的根。由于红点子树在插入值前满足堆性质，而绿点一定是旋转上来的，所以红点可以当除绿点外子树所有点的父亲/祖先，故旋转完成后，红点为首的子树变为绿点为首的子树，同时整个子树都满足堆性质了。
2、删除x数：
思路类似普通二叉查找树，找到节点后，若cnt（为了考虑重复值而设的）>1，则cnt--，否则，若：
其最多只有一个子节点：让子节点代替他（若有的话），若没有，直接删就好。
有两个子节点：旋转，让强化值小的子节点当新爹，把原爹（即要删的）旋下去，直到删它的情况变为第一种。
解答这里为何旋转：强化值小的子节点可以当原子树内除原爹外所有点的父亲/祖先，旋转后子树不含原爹为首新子树的部分仍满足堆性质。以原爹为首的新子树除了原爹，强化值最小的（即原爹的原另一个强化值较大的子节点）点也没原爹现在的新爹（即原爹的原强化值较小的子节点）小，故可预知删除原爹后，整个树仍满足堆性质。
3、查询x数的排名 4、查询排名为x的数 5、求x的前驱 6、求x的后继 这些操作与二叉查找树的操作无异，见：二叉查找树
7、分离：
要把一个Treap按大小分成两个Treap，即大于等于x的分离成一个treap，剩下的也成一个treap，只要加一个虚拟节点（在需要分开的两点间，或某个叶子结点的儿子，看实际情况。怎么找？前驱或后继），然后将虚拟节点旋至根节点删除，左右两个子树就是得出的两个Treap了。根据二叉排序树的性质，这时左子树的所有节点都小于右子树的节点。时间相当于一次插入操作的复杂度，也就是 log( n )
8、合并：
合并是指把两个Treap合并成一个Treap，本文指其中第一个Treap的所有节点都必须小于或等于第二个Treap中的所有节点，先不涉及两个普通treap的合并。只要加一个虚拟的根，把两棵树分别作为左右子树，然后把根删除就可以了。时间复杂度和删除一样，也是期望O（log n）
练习题：
#include<iostream> #include<cstdio> #include<algorithm> //#include<cstdlib> using namespace std; const int N=100005; int n,root,bnt; struct node{ int ls,rs,cnt,siz,val,dev; }tre[N]; char ch; bool f; inline int read() { int x=0; f=0; ch=getchar(); while(!isdigit(ch)) f|=ch==‘-‘,ch=getchar(); while(isdigit(ch)) x=(x<<3)+(x<<1)+(ch^48),ch=getchar(); return f?-x:x; } inline void upt(int u) { tre[u].siz=tre[tre[u].ls].siz+tre[tre[u].rs].siz+tre[u].cnt; } inline void zig(int &u) { int v=tre[u].rs; tre[u].rs=tre[v].ls; tre[v].siz=tre[u].siz; tre[v].ls=u; upt(u); u=v; } inline void zag(int &u) { int v=tre[u].ls; tre[u].ls=tre[v].rs; tre[v].siz=tre[u].siz; tre[v].rs=u; upt(u); u=v; } void insert(int &u,const int &val) { if(!u) { u=++bnt; tre[u].val=val; tre[u].cnt=tre[u].siz=1; tre[u].dev=rand(); return; } tre[u].siz++; if(tre[u].val==val) { tre[u].cnt++; return; } if(val<tre[u].val) { insert(tre[u].ls,val); if(tre[tre[u].ls].dev<tre[u].dev) zag(u); } else { insert(tre[u].rs,val); if(tre[tre[u].rs].dev<tre[u].dev) zig(u); } } void del(int &u,const int &val) { if(!u) return; if(tre[u].val==val) { if(tre[u].cnt>1) { tre[u].cnt--; tre[u].siz--; } else { if(tre[u].ls&&tre[u].rs) { if(tre[tre[u].ls].dev<=tre[tre[u].rs].dev) { zag(u); tre[u].siz--; del(tre[u].rs,val); } else { zig(u); tre[u].siz--; del(tre[u].ls,val); } } else if(tre[u].ls||tre[u].rs) u=tre[u].ls+tre[u].rs; else u=0; } return; } tre[u].siz--; if(val<tre[u].val) del(tre[u].ls,val); else del(tre[u].rs,val); } int finrank(const int &u,const int &val) { if(!u) return 1; if(tre[u].val==val) return tre[tre[u].ls].siz+1; if(val<tre[u].val) return finrank(tre[u].ls,val); else return finrank(tre[u].rs,val)+tre[tre[u].ls].siz+tre[u].cnt; } int finval(const int &u,const int &rnk) { if(rnk<=tre[tre[u].ls].siz) return finval(tre[u].ls,rnk); if(rnk>tre[tre[u].ls].siz+tre[u].cnt) return finval(tre[u].rs,rnk-tre[tre[u].ls].siz-tre[u].cnt); return tre[u].val; } int finpre(const int &u,const int &val) { if(!u) return -99999999; if(tre[u].val<val) { int k=finpre(tre[u].rs,val); return max(k,tre[u].val); } else return finpre(tre[u].ls,val); } int finnxt(const int &u,const int &val) { if(!u) return 99999999; if(tre[u].val>val) { int k=finnxt(tre[u].ls,val); return min(k,tre[u].val); } else return finnxt(tre[u].rs,val); } int main() { srand(9999); int n=read(); int opt,x; while(n--) { opt=read(),x=read(); switch(opt) { case 1: insert(root,x); break; case 2: del(root,x); break; case 3: printf("%d\n",finrank(root,x)); break; case 4: printf("%d\n",finval(root,x)); break; case 5: printf("%d\n",finpre(root,x)); break; case 6: printf("%d\n",finnxt(root,x)); break; } } return 0; }
结语：维持Treap的平衡性，强化值有着决定性的作用，故有时脸黑TLE也不是没有可能的。。。
EX： 洛谷日报：不用旋转的treap？——fhq treap
参考资料：
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原文地址：https://www.cnblogs.com/InductiveSorting-QYF/p/12966808.html
