树状数组和线段树

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树状数组

树状数组对应操作

  • 单点修改:对某个位置上的数加上一个数 (修改的话 就 -当前数+修改的数)
  • 区间查询:动态查询一个区间内所有元素的和,前缀和。(支持元素的修改)
  • 区间修改,单点查询;区间修改,区间查询。 都是结合差分思想,转化为上面的形式

树状数组解决问题范围包含于线段树

思想:

一维数组进行分层存储

  • 第0层,奇数位存储原数组元素
  • 第n层,能够整除2^n次方,但不能整除2^(n+1)...b

img

C2 = C1 + 010

C4 = C2 + C3 + 100

c[x] = (x-2^k,x] 左开右闭 // x的二进制表示最后有k个0,lowbit(x) = x&-x = 2^k,x末尾0的个数

  • 区间和使用递归, c[x] + c[x-lowbit(x)] + ....
  • 更新元素
int lowbit(int x)
{
    return x & -x;
}
​
void add(int x, int v)
{
   // x += lowbit(x) 就为他的父节点
    for (int i = x; i <= n; i += lowbit(i)) tr[i] += v;
}
​
int query(int x)
{
    int res = 0;
    for (int i = x; i; i -= lowbit(i)) res += tr[i];
    return res;
}

线段树

算法学习笔记(14): 线段树

对半分,有点类似归并排序

struct Node {
    int l,r;
    int sum;
}
​
int mid = l + r >> 1; //向下取整//操作一 单点修改   时间复杂度O(logn)
递归到最底层进行修改,然后回溯修改父节点的值,依次回溯
    
//操作二 区间查询  时间复杂度O(logn)
从父节点开始根据区间 向左右子节点进行递归查询,判断所在区间是否是包含于所求区间,否则就继续向下进行递归查询

image-20230322164715851

​
pushup 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 单点修改
query 查询区间和
​
2x+1 = x << 1 | 1
#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <iostream>
#include <algorithm>using namespace std;
​
const int N = 100010;
​
int n, m;
int w[N];
struct Node
{
    int l, r;
    int sum;
}tr[N * 4];
​
// u 当前节点的位置
void pushup(int u)
{
    tr[u].sum = tr[u << 1].sum + tr[u << 1 | 1].sum;
}
​
void build(int u, int l, int r)
{
    // l == r 就说明来到最底层
    if (l == r) tr[u] = {l, r, w[r]};
    else
    {
        // 为当前位置的节点初始化区间范围
        tr[u] = {l, r};
        int mid = l + r >> 1;
        
        // 向下进行递归
        build(u << 1, l, mid), build(u << 1 | 1, mid + 1, r);
        
        //求一下当前节点的区间和
        pushup(u);
    }
}
​
int query(int u, int l, int r)
{
    
    //如果当前节点的区间包含在查询的区间 就直接返回当前区间的值
    if (tr[u].l >= l && tr[u].r <= r) return tr[u].sum;
    int mid = tr[u].l + tr[u].r >> 1;
    int sum = 0;
    
    // 如果小于mid 说明在左节点还有一部分 
    if (l <= mid) sum += query(u << 1, l, r);
    if (r > mid) sum += query(u << 1 | 1, l, r);
    return sum;
}
​
void modify(int u, int x, int v)
{
    // 到最底层 直接进行修改
    if (tr[u].l == tr[u].r) tr[u].sum += v;
    else
    {
        int mid = tr[u].l + tr[u].r >> 1;
        
        // x是修改第x个数
        if (x <= mid) modify(u << 1, x, v);
        else modify(u << 1 | 1, x, v);
        pushup(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;
}
​