[OI学习笔记]树状数组
背景
花了一个上午,终于把树状数组弄懂了。。。
打了三种树状数组的模板:树状数组单点更新区间查询,线段树区间更新单点查询,树状数组区间更新区间查询。
第三种太毒了,,,好久才明白
树状数组
就是树一样的数组,它的底层实现其实就是一个数组,但是我们把它yy成了一棵树。。。
他的每一列的最顶端有一个元素,而其他位置都是我们yy出来的,他在程序中并不会出现,每一个非叶子节点都是他两个子节点储存信息的综合(可以是和,乘积或最大值等等)。
树状数组用来求前缀和,如果你想求任意的区间和则用两个前缀和只差即可
lowbit操作
lowbit[i]定义为:点i所“支配”的叶子节点的个数
怎么理解呢?比如说:上图中lowbit[2]=2,lowbit[4]=4,lowbit[7]=1(叶子节点算1)
然后,我们惊人地发现:一个点的父节点和这个点的横向距离,一个点和他左边那个区间节点的横向距离,都是这个节点的lowbit!
这样,我们就可以用lowbit很方便地从一个区间转移到另一个包含它的区间了!
举个栗子:
第一种:从1依次转移到2,4,8:
第二种:从7依次转移到6,4:
向右转移:在刚才第一种转移的过程中,我们可以完成用子节点更新父节点的值(刚才更新了1,2,4,8)
向左转移:而在第二种转移中,可以完成对一段前缀和的统计(刚才统计的区间[1,7])
那么,lowbit[i]怎么求呢?这里直接写一个结论:
lowbit[i]=i&(-i)
单点更新区间查询
这个比较简单,按照上面的方法结合lowbit公式一步一步转移即可
代码:
#include<cstdio> #define lowbit(x) (x&(-x)) using namespace std; const int MAXN=10010; int c[MAXN],n,m; void change(int x,int num){ for(int i=x;i<=n;i+=lowbit(i)){ c[i]+=num; } } int ask(int x){ if(x==0)return 0;//这个不最好加上 int s=0; for(int i=x;i>0;i-=lowbit(i)){ s+=c[i]; } return s; } int main(){ scanf("%d%d",&n,&m); int temp; for(int i=1;i<=n;i++){ scanf("%d",&temp); change(i,temp); } for(int i=1;i<=m;i++){ int ques; scanf("%d",&ques); if(ques){ int x,num; scanf("%d%d",&x,&num); change(x,num); } else{ int left,right; scanf("%d%d",&left,&right); int s1=ask(right),s2=ask(left-1); printf("%d\n",s1-s2); } } return 0; }
区间更新单点查询
区间更新这要记住:原序列用普通数组a存起,更新区间时跑向左转移,标记更新的数值(比如说加多少,乘多少,变成多少等等)
(刚刚更改的范围是一个[1,y],如果你要更改[x,y]别忘记把前面不要的[1,x-1]部分减回来!!!)
然后查询点时只要向右转移,按照刚刚打的标记更改即可。(是不是和线段树的lazytag有点像呢)
以下是代码:
#include<cstdio> #define lowbit(x) (x&(-x)) using namespace std; const int MAXN=10010; int a[MAXN],n,m,c[MAXN]; void change(int x,int num){ for(int i=x;i>0;i-=lowbit(i)){ c[i]+=num; } } int ask(int x){ int rxz=0; for(int i=x;i<=n;i+=lowbit(i)){ rxz+=c[i]; } return rxz+a[x]; } int main(){ scanf("%d%d",&n,&m); for(int i=1;i<=n;i++){ scanf("%d",&a[i]); } for(int i=1;i<=m;i++){ int ques; scanf("%d",&ques); if(ques){ int left,right,num; scanf("%d%d%d",&left,&right,&num); change(right,num); change(left-1,-num); } else{ int x; scanf("%d",&x); printf("%d\n",ask(x)); } } return 0; }
区间更新区间查询
这个有点难想。
我们考虑原数列a的差分数组c
差分数组有一个性质:差分数组跑一遍前缀和,得到原数组。
可以得到:
这样,岂不是可以用差分数组c[i]来表示a[i]?
我们只要用一个额外的数组来存储就行了.
编程时要注意初始化
代码:(d数组为储存的数组)
#include<cstdio> #define lowbit(x) x&(-x) using namespace std; const int MAXN=10010; int n,m,a[MAXN]; int c[MAXN],d[MAXN];//差分数组&数组d[i]=(i-1)c[i]; void changesection(int x,int num){ for(int i=x;i<=n;i+=lowbit(i)){ c[i]+=num; d[i]+=(x-1)*num; } } int asksection(int x){//询问[1,x]前缀和 int s=0; for(int i=x;i>0;i-=lowbit(i)){ s+=x*c[i]-d[i]; } return s; } int main(){ //freopen("in.in","r",stdin); scanf("%d%d",&n,&m); for(int i=1;i<=n;i++) scanf("%d",&a[i]); //要初始化!!! for(int i=1;i<=n;i++) changesection(i,a[i]-a[i-1]); int ques; for(int i=1;i<=m;i++){ scanf("%d",&ques); if(ques){//change section int left,right,num;//区间[left,right],增量num scanf("%d%d%d",&left,&right,&num); changesection(left,num); changesection(right+1,-num); } else{//ask section int left,right; scanf("%d%d",&left,&right); int s1=asksection(right),s2=asksection(left-1); printf("%d\n",s1-s2); } } return 0; }
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签名:自己选的路,跪着也要走完;理想的实现,需要不懈奋斗!
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