We present a new universal source code for distributions of unlabeled binary and ordinal trees that achieves optimal compression to within lower order terms for all tree sources covered by existing universal codes. At the same time, it supports answering many navigational queries on the compressed representation in constant time on the word-RAM; this is not known to be possible for any existing tree compression method. The resulting data structures, "hypersuccinct trees", hence combine the compression achieved by the best known universal codes with the operation support of the best succinct tree data structures. We apply hypersuccinct trees to obtain a universal compressed data structure for range-minimum queries. It has constant query time and the optimal worst-case space usage of $2n+o(n)$ bits, but the space drops to $1.736n + o(n)$ bits on average for random permutations of $n$ elements, and $2\lg\binom nr + o(n)$ for arrays with $r$ increasing runs, respectively. Both results are optimal; the former answers an open problem of Davoodi et al. (2014) and Golin et al. (2016). Compared to prior work on succinct data structures, we do not have to tailor our data structure to specific applications; hypersuccinct trees automatically adapt to the trees at hand. We show that they simultaneously achieve the optimal space usage to within lower order terms for a wide range of distributions over tree shapes, including: binary search trees (BSTs) generated by insertions in random order / Cartesian trees of random arrays, random fringe-balanced BSTs, binary trees with a given number of binary/unary/leaf nodes, random binary tries generated from memoryless sources, full binary trees, unary paths, as well as uniformly chosen weight-balanced BSTs, AVL trees, and left-leaning red-black trees.


翻译:我们为未贴标签的二进制树和半成树的分布提出了一个新的通用源代码, 该源代码可以在现有通用代码覆盖的所有树源中实现最优压缩到更低的顺序。 同时, 它支持在单词存储器的固定时间里回答压缩代表的多项导航询问; 但对于任何现有的树压缩方法来说, 并不可能。 由此产生的数据结构, “ 平衡树 ”, 从而将最已知的通用代码的压缩与最简洁的树数据结构的操作支持结合起来。 我们使用超优预选树以获得一个通用的压缩数据结构, 用于范围最小的调试查询。 它有恒定的查询时间和最优最坏的面积使用 $+ (n) 字串) ; 空间平均下降到 1.736n + o(n) 美元元素的随机调整, 2\ lg binom nr + o(n) 美元, 以最简洁的树值计算, 以美元递增的运行方式计算。 两种结果都是最理想的; 之前, 将一个打开的 的 ST- art etrideal- listria- li- real- transal ladeal 结构中, lax 显示一个比 和 数据。

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