块状链表

数据结构 / block-list

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块状链表

./images/kuaizhuanglianbiao.png

块状链表大概就长这样……

不难发现块状链表就是一个链表,每个节点指向一个数组. 我们把原来长度为 n 的数组分为 √𝑛n 个节点,每个节点对应的数组大小为 √𝑛n. 所以我们这么定义结构体,代码见下. 其中 sqn 表示 sqrt(n) 即 √𝑛npb 表示 push_back,即在这个 node 中加入一个元素.

实现

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块状链表应该至少支持:分裂、插入、查找. 什么是分裂?分裂就是分裂一个 `node`,变成两个小的 `node`,以保证每个 `node` 的大小都接近 √𝑛n![](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)(否则可能退化成普通数组).当一个 `node` 的大小超过 2 ×√𝑛2×n![](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7) 时执行分裂操作.

分裂操作怎么做呢?先新建一个节点,再把被分裂的节点的后 √𝑛n![](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7) 个值 `copy` 到新节点,然后把被分裂的节点的后 √𝑛n![](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7) 个值删掉(`size--`),最后把新节点插入到被分裂节点的后面即可.

块状链表的所有操作的复杂度都是 √𝑛n![](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7) 的.

还有一个要说的. 随着元素的插入(或删除),𝑛n![](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7) 会变,√𝑛n![](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7) 也会变.这样块的大小就会变化,我们难道还要每次维护块的大小?

其实不然,把 √𝑛n![](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7) 设置为一个定值即可.比如题目给的范围是 106106![](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7),那么 √𝑛n![](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7) 就设置为大小为 103103![](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7) 的常量,不用更改它.

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libstdc++ 中的 rope

导入

libstdc++ 中的 rope 也起到块状链表的作用,它采用可持久化平衡树实现,可完成随机访问和插入、删除元素的操作.

由于 rope 并不是真正的用块状链表来实现,所以它的时间复杂度并不等同于块状链表,而是相当于可持久化平衡树的复杂度(即 𝑂(log⁡𝑛)O(log⁡n)).

可以使用如下方法来引入:

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关于双下划线开头的库函数

OI 中,关于能否使用双下划线开头的库函数曾经一直不确定,2021 年 CCF 发布的 [关于 NOI 系列活动中编程语言使用限制的补充说明](https://www.noi.cn/xw/2021-09-01/735729.shtml) 中提到「允许使用以下划线开头的库函数或宏,但具有明确禁止操作的库函数和宏除外」.故 `rope` 目前可以在 OI 中正常使用.

### 基本操作

操作| 作用
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`rope<int> a`| 初始化 `rope`(与 `vector` 等容器很相似)
`a.push_back(x)`| 在 `a` 的末尾添加元素 `x`
`a.insert(pos, x)`| 在 `a` 的 `pos` 个位置添加元素 `x`
`a.erase(pos, x)`| 在 `a` 的 `pos` 个位置删除 `x` 个元素
`a.at(x)` 或 `a[x]`| 访问 `a` 的第 `x` 个元素
`a.length()` 或 `a.size()`| 获取 `a` 的大小

## 例题

[POJ2887 Big String](http://poj.org/problem?id=2887)

题解: 很简单的模板题.代码如下:

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