树状数组的改段求段详解

以下是对于如何利用树状数组进行区间修改和区间查询的简介

可以代替不需要lazy tag的线段树,且代码量和常数较小

首先你需要学会树状数组,如果不会的话以下先讲解黑匣子使用树状数组的姿势

首先定义一个数组 int c[N]; 并清空 memset(c, 0, sizeof c);

1、单点修改 : c[x] += y; 对应的函数是 change(x, y);

2、求前缀和 :  对应的函数是 int sum(x)

两种操作的复杂度都是O(logn)

模版如下

int c[N], maxn;
inline int Lowbit(int x){return x&(-x);}
void change(int i, int x)//i点增量为x
{
	while(i <= maxn)
	{
		c[i] += x;
		i += Lowbit(i);
	}
}
int sum(int x){//区间求和 [1,x]
	int ans = 0;
	for(int i = x; i >= 1; i -= Lowbit(i))
		ans += c[i];
	return ans;
}

如何运用树状数组进行区间操作

先定义两个树状数组 X, Y

现在我们需要对一个数组 int a[N]; 进行区间操作:[L, R] += val 即 for i:L to R a[i] += val;

再定义一个 int size = R-L+1 , 即区间长度

对应的修改是

1、X[L] += val;   X[R+1] -= val;

2、Y[L] += -1 * val * (L-1);   Y[R+1] += val * R;

对应的查询是

当我们求和  时在树状数组中操作是 ans = X.sum(k) * k + Y.sum(k)

分类讨论一下k分别在 [1,L-1] , [L, R] , [R+1, +]

1、k[1,L-1]

显然 X.sum(k) == 0 且 Y.sum(k) == 0 -> ans = X.sum(k)*k + Y.sum(k) = 0*i+0 = 0 结果与实际相符。

2、k[L, R]

X.sum(k) * k = X[L] * k = val * k,   Y.sum(k) = Y[L] =  -1 * val * (L-1)

ans = val * k - val * (L-1) = val * ( k - (L-1) );

3、k[R+1, ]

X.sum(k) * k = ( x[L] + x[R] ) * k = 0 * k = 0;

Y.sum(k) = Y[L] + Y[R] = -val * (L-1) + val * R = val * (R-L+1) = val * size

X.sum(k) * k + Y.sum(k) = val * size

证毕

以下模版中两个树状数组c[0], c[1] 对应上述的X, Y

区间修改:add(L, R, val)

求 int a[N]的前缀和 get_pre(R)

区间查询:get(L,R)

const int N = 4e5 + 100;
template<class T>
struct Tree{
	T c[2][N];
	int maxn;
	void init(int x){
		maxn = x+10; memset(c, 0, sizeof c);
	}
	inline int lowbit(int x){ return x&-x; }
	T sum(T *b, int x){
		T ans = 0;
		if (x == 0)ans = b[0];
		while (x)ans += b[x], x -= lowbit(x);
		return ans;
	}
	void change(T *b, int x, T value){
		if (x == 0)b[x] += value, x++;
		while (x <= maxn)b[x] += value, x += lowbit(x);
	}
	T get_pre(int r){
		return sum(c[0], r) * r + sum(c[1], r);
	}
	void add(int l, int r, T value){//区间加权
		change(c[0], l, value);
		change(c[0], r + 1, -value);
		change(c[1], l, value * (-l + 1));
		change(c[1], r + 1, value * r);
	}
	T get(int l, int r){//区间求和
		return get_pre(r) - get_pre(l - 1);
	}
};
Tree<ll> tree;

版权声明:本文为博主原创文章,未经博主允许不得转载。

时间: 2024-07-29 00:27:18

树状数组的改段求段详解的相关文章

树状数组模板(改点求段 / 该段求点 / 改段求段)

1. 改点求段(单点更新, 区间求和) 代码: 1 #include <iostream> 2 using namespace std; 3 4 const int MAXN = 1e5 + 10; 5 int tree[MAXN], n; 6 7 int lowbit(int x){//返回 pow(2, k),其中k为末尾0的个数, 即返回最低位1的值 8 return x & -x; 9 } 10 11 void add(int x, int d){//将d累加到tree数组对应

树状数组的改段求点,改段求段

改段求点(区间更新, 单点求值) 用一个数组 d 存储目标数组 a 中相邻元素的差值, 即 i > 1 时, d[i] = a[i] - a[i - 1] ; i == 1 时, d[i] = a[i] . 那么有 a[i] = d[1] + ... + d[i] .若要将 a 数组区间 [l, r] 的元素都加上 key, 显然只需令 d[l] += key, d[r + 1] -= key 即可. 显然只要用树状数组维护一下 d 数组即可. 改段求段(区间更新,区间求值) 与上面类似, 先开

POJ 2299 Ultra-QuickSort (树状数组or 归并排序分治求逆序对数)

题目大意就是说帮你给一些(n个)乱序的数,让你求冒泡排序需要交换数的次数(n<=500000) 显然不能直接模拟冒泡排序,其实交换的次数就是序列的逆序对数. 由于数据范围是 0 ≤ a[i] ≤ 999,999,999所以先要离散化,然后用合适的数据结果求出逆序 可以用线段树一步一步添加a[i],每添加前查询前面添加比它的大的有多少个就可以了. 也可用树状数组,由于树状数组求的是(1...x)的数量和所以每次添加前查询i-sum(a[i])即可 树状数组: //5620K 688MS #incl

归并排序,树状数组 两种方法求逆序对

我们知道,求逆序对最典型的方法就是树状数组,可是另一种方法就是Merge_sort(),即归并排序. 实际上归并排序的交换次数就是这个数组的逆序对个数,为什么呢? 我们能够这样考虑: 归并排序是将数列a[l,h]分成两半a[l,mid]和a[mid+1,h]分别进行归并排序,然后再将这两半合并起来. 在合并的过程中(设l<=i<=mid,mid+1<=j<=h).当a[i]<=a[j]时.并不产生逆序数:当a[i]>a[j]时.在 前半部分中比a[i]大的数都比a[j]

POJ - 2155 Matrix (二维树状数组 + 区间改动 + 单点求值 或者 二维线段树 + 区间更新 + 单点求值)

POJ - 2155 Matrix Time Limit: 3000MS   Memory Limit: 65536KB   64bit IO Format: %I64d & %I64u Submit Status Description Given an N*N matrix A, whose elements are either 0 or 1. A[i, j] means the number in the i-th row and j-th column. Initially we ha

hdu 4031 Attack(树状数组区间更新单点求值&amp;暴力)

Attack Time Limit: 5000/3000 MS (Java/Others)    Memory Limit: 65768/65768 K (Java/Others) Total Submission(s): 1890    Accepted Submission(s): 554 Problem Description Today is the 10th Annual of "September 11 attacks", the Al Qaeda is about to

HDU - 1556 Color the ball (一维树状数组 + 区间修改 + 单点求值)

HDU - 1556 Color the ball Time Limit: 3000MS   Memory Limit: 32768KB   64bit IO Format: %I64d & %I64u Submit Status Description N个气球排成一排,从左到右依次编号为1,2,3....N.每次给定2个整数a b(a <= b),lele便为骑上他的"小飞鸽"牌电动车从气球a开始到气球b依次给每个气球涂一次颜色.但是N次以后lele已经忘记了第I个气

hdu 4031 Attack(树状数组区间更新单点求值&amp;amp;暴力)

Attack Time Limit: 5000/3000 MS (Java/Others)    Memory Limit: 65768/65768 K (Java/Others) Total Submission(s): 1890    Accepted Submission(s): 554 Problem Description Today is the 10th Annual of "September 11 attacks", the Al Qaeda is about to

HDU - 3584 Cube (三维树状数组 + 区间改动 + 单点求值)

HDU - 3584 Cube Time Limit: 1000MS   Memory Limit: 65536KB   64bit IO Format: %I64d & %I64u Submit Status Description Given an N*N*N cube A, whose elements are either 0 or 1. A[i, j, k] means the number in the i-th row , j-th column and k-th layer. I