【每日基础算法】线段树 - 树状数组
【每日基础算法】线段树 - 树状数组版
简介
线段树可以做很多事情，树状数组能做的线段树都能够实现。原理上线段树是一个非常简单的数据结构，但是在代码上比树状数组麻烦。线段树和树状数组都是维护一个序列，但是线段树可以进行的操作有很多，基本没有什么限制，不仅仅可以做单点，还可以做比如“区间的最大值”、“区间减法”、“染色”、“区间面积”、“长度”、“最大连续和”等等。
原理
线段树是一个完全二叉树的数据结构，对于每一个节点：
struct node {
int l, r;
int sum;
};根节点存放的是所有数的总和。
比如一个[1, 7]这一个区间，根节点存放这七个数的总和28，每一个区间，如果长度不是1的话，就会尽量平均分成两份，比如这里我们分为[1, 4]，和[5, 7]。
这个结构就相对简单了，每次对半开即可。
对于区间划分为两段的方法：
[L, R]划分为[L, Mid]与[Mid + 1, R]
其中Mid = \lfloor \frac{L+R}{2} \rfloor
存储方式
和堆类似，使用数组进行存储，且数组最大长度不会超过4N。
操作
单点修改O(logn)
作用：修改这段区间的某一个值，并更新线段树。
单点修改是一个递归的过程，只需要修改信息需要变化的节点（与修改节点相关的节点）即可，比如我们修改上图的5，我们只需要修改[1, 7]、[5, 7]、[5, 6]、[5]这4个节点即可。
区间查询O(logn)
作用：查询某一个区间的总和是多少。
区间查询也是一个递归的过程，比如求2 ~ 5这一段的区间是多少，我们是不断往下递归，直到完全包含这段区间位置。
四个函数
- pushup：用子节点信息更新当前节点信息
- build：在一段区间上初始化线段树
- modify：修改操作
- query：查询操作
案例：动态求连续区间和
给定 n 个数组成的一个数列，规定有两种操作，一是修改某个元素，二是求子数列[a,b]的连续和。
输入格式
第一行包含两个整数n 和 m，分别表示数的个数和操作次数。
第二行包含n 个整数，表示完整数列。
接下来 m 行，每行包含三个整数 k, a, b（k = 0，表示求子数列[a, b]的和；k = 1，表示第 a 个数加 b）。
数列从 1开始计数。
输出格式
输出若干行数字，表示k=0时，对应的子数列[a, b] 的连续和。
数据范围
1≤n≤100000,
1≤m≤100000,
1≤a≤b≤n,
数据保证在任何时候，数列中所有元素之和均在int范围内。
输入样例
10 5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1 1 5
0 1 3
0 4 8
1 7 5
0 4 8输出样例
11
30
35线段树
#include <iostream>
using namespace std;
const int N = 1e5 + 10;
int n, m;
int w[N]; // 权值
struct Node {
int l, r;
int sum;
}tr[N * 4];
void push_up(int u) {
tr[u].sum = tr[u << 1].sum + tr[u << 1 | 1].sum;
}
// u 是根节点
void build(int u, int l, int r) {
if (l == r) tr[u] = {l, r, w[r]};
else {
// 赋左右边界初值
tr[u] = {l, r};
// 左右孩子递归
int mid = l + r >> 1;
build(u << 1, l, mid);
build(u << 1 | 1, mid + 1, r);
// 更新
push_up(u);
}
}
int query(int u, int l, int r) {
if (l <= tr[u].l && tr[u].r <= r) return tr[u].sum;
int sum = 0;
// 判断是否有交集
int mid = tr[u].l + tr[u].r >> 1;
if (mid >= l) sum = query(u << 1, l, r);
if (mid < r) sum += query(u << 1 | 1, l, r);
return sum;
}
void modify(int u, int x, int v) {
if (tr[u].l == tr[u].r) tr[u].sum += v;
else {
int mid = tr[u].l + tr[u].r >> 1;
if (x <= mid) modify(u << 1, x, v);
else modify(u << 1 | 1, x, v);
push_up(u);
}
}
int main() {
scanf("%d %d", &n, &m);
for (int i = 1; i <= n; i ++) scanf("%d", &w[i]);
build(1, 1, n);
int k, a, b;
while (m --) {
scanf("%d %d %d", &k, &a, &b);
if (k == 0) printf("%d\n", query(1, a, b));
else modify(1, a, b);
}
return 0;
}腾讯云开发者
