c++ - 将链接切割树的 C++ 实现转换为 C

Question

将此实现转换为 C 代码的最有效方法是什么？我真的是 C++ 新手，我想使用链接剪切树，因为它的效率很高。

#include <cstdio>

using namespace std;

struct Node
{   int sz, label; /* size, label */
    Node *p, *pp, *l, *r; /* parent, path-parent, left, right pointers */
    Node() { p = pp = l = r = 0; }
};

void update(Node *x)
{   x->sz = 1;
    if(x->l) x->sz += x->l->sz;
    if(x->r) x->sz += x->r->sz;
}

void rotr(Node *x)
{   Node *y, *z;
    y = x->p, z = y->p;
    if((y->l = x->r)) y->l->p = y;
    x->r = y, y->p = x;
    if((x->p = z))
    {   if(y == z->l) z->l = x;
        else z->r = x;
    }
    x->pp = y->pp;
    y->pp = 0;
    update(y);
}

void rotl(Node *x)
{   Node *y, *z;
    y = x->p, z = y->p;
    if((y->r = x->l)) y->r->p = y;
    x->l = y, y->p = x;
    if((x->p = z))
    {   if(y == z->l) z->l = x;
        else z->r = x;
    }
    x->pp = y->pp;
    y->pp = 0;
    update(y);
}

void splay(Node *x)
{   Node *y, *z;
    while(x->p)
    {   y = x->p;
        if(y->p == 0)
        {   if(x == y->l) rotr(x);
            else rotl(x);
        }
        else
        {   z = y->p;
            if(y == z->l)
            {   if(x == y->l) rotr(y), rotr(x);
                else rotl(x), rotr(x);
            }
            else
            {   if(x == y->r) rotl(y), rotl(x);
                else rotr(x), rotl(x);
            }
        }
    }
    update(x);
}

Node *access(Node *x)
{   splay(x);
    if(x->r)
    {   x->r->pp = x;
        x->r->p = 0;
        x->r = 0;
        update(x);
    }

    Node *last = x;
    while(x->pp)
    {   Node *y = x->pp;
        last = y;
        splay(y);
        if(y->r)
        {   y->r->pp = y;
            y->r->p = 0;
        }
        y->r = x;
        x->p = y;
        x->pp = 0;
        update(y);
        splay(x);
    }
    return last;
}

Node *root(Node *x)
{   access(x);
    while(x->l) x = x->l;
    splay(x);
    return x;
}

void cut(Node *x)
{   access(x);
    x->l->p = 0;
    x->l = 0;
    update(x);
}

void link(Node *x, Node *y)
{   access(x);
    access(y);
    x->l = y;
    y->p = x;
    update(x);
}

Node *lca(Node *x, Node *y)
{   access(x);
    return access(y);
}

int depth(Node *x)
{   access(x);
    return x->sz - 1;
}

class LinkCut
{   Node *x;

    public:
    LinkCut(int n)
    {   x = new Node[n];
        for(int i = 0; i < n; i++)
        {   x[i].label = i;
            update(&x[i]);
        }
    }

    virtual ~LinkCut()
    {   delete[] x;
    }

    void link(int u, int v)
    {   ::link(&x[u], &x[v]);
    }

    void cut(int u)
    {   ::cut(&x[u]);
    }

    int root(int u)
    {   return ::root(&x[u])->label;
    }

    int depth(int u)
    {   return ::depth(&x[u]);
    }

    int lca(int u, int v)
    {   return ::lca(&x[u], &x[v])->label;
    }
};

int main(void)
{   return 0;
}

描述:链接切割树

链接切割树的 C++ 实现。链接切割树数据结构维护受以下操作约束的节点森林:

link(x, y):让以x为根的树成为y的子树， cut(x): 删除连接 x 到其父节点的边。 可以使用以下操作查询树:

root(x):找到包含x的树的根， path(x):计算根到 x 路径上节点的函数。 所有操作都需要 O(lg n) 摊销时间。 root(x) 可用于测试连通性。在此实现中，路径函数计算节点在其树中的深度。可以使用函数 lca(x, y) 回答动态最低祖先查询。

界面

For all 0 <= x, y < n,

LinkCut tree(n); /* new link-cut tree with n nodes / tree.link(x, y); / link x and y / tree.cut(x); / cut x / tree.root(x); / root of tree containing x / tree.depth(x); / depth of x in its tree / tree.lca(x, y); / lowest common ancestor of x and y */

Answer 1

以下是我可以看到的以当前形式在 C 中编译的此 C++ 代码的障碍:

1. Node 结构类型在很多地方都简称为Node，而不是struct Node。通过添加 typedef struct Node Node; 声明进行修复。
2. Node 有一个构造函数。您可以取消它，只需手动进行初始化。
3. LinkCut 有一个析构函数。这无法在 C 中模拟，因此您可以动态分配所有 LinkCut 实例，并最终由 void destroy_link_cut_tree(struct LinkCut*) 之类的函数销毁释放 Node 实例使用的内存。
4. LinkCut 有一个构造函数。您可以将其替换为类似 struct LinkCut* make_link_cut_tree(int) 的函数。
5. new 用于为Node 对象数组分配内存。将其替换为 malloc 并手动进行初始化。
6. LinkCut 有成员函数。将这些替换为带有 LinkCut* 参数的自由函数。这也将迫使您为它们赋予与作用于各个节点的名称不同的名称，因此您将不再需要 :: 来消除歧义。