天天看點

樹狀數組與線段樹(一)

樹狀數組:

一共需要三個函數:

①lowbit(int x)

②add(int x,int p)

③query(int x)

1.動态求連續區間和

給定 n 個數組成的一個數列,規定有兩種操作,一是修改某個元素,二是求子數列 [a,b]的連續和。

輸入格式

第一行包含兩個整數 n 和 m,分别表示數的個數和操作次數。

第二行包含 n 個整數,表示完整數列。

接下來 m 行,每行包含三個整數 k,a,b (k=0,表示求子數列[a,b]的和;k=1,表示第 a 個數加 b)。

數列從 1 開始計數。

輸出格式

輸出若幹行數字,表示 k=0時,對應的子數列 [a,b]的連續和。

資料範圍

1≤n≤100000

1≤m≤100000

1≤a≤b≤n

輸入樣例:

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
           

輸出樣例:

11
30
35
           

 解題思路:一道入門級題目,利用樹狀數組來進行求解

樹狀數組與線段樹(一)

 代碼:

#include<iostream>
#include<algorithm>
using namespace std;
const int N=100010;
int n,m;
int a[N],tr[N];
int lowbit(int x)
{
    return x&-x;
}
void add(int x,int p)
{
    for(int i=x;i<=n;i+=lowbit(i))
        tr[i]+=p;
}
int query(int x)
{
    int ans=0;
    for(int i=x;i;i-=lowbit(i))
        ans+=tr[i];
    return ans;
}
int main()
{
    int i,j,x,y,k;
    cin>>n>>m;
    for(i=1;i<=n;i++)
        cin>>a[i];
    for(i=1;i<=n;i++)
        add(i,a[i]);
    for(i=1;i<=m;i++)
    {
        cin>>k>>x>>y;
        if(k==1)
        {
            add(x,y);
        }
        else
        {
            cout<<query(y)-query(x-1)<<endl;
        }
    }
    return 0;
}      

2.數星星

天空中有一些星星,這些星星都在不同的位置,每個星星有個坐标。

如果一個星星的左下方(包含正左和正下)有 kk 顆星星,就說這顆星星是 kk 級的。

樹狀數組與線段樹(一)

例如,上圖中星星 5 是 3級的(1,2,4 在它左下),星星 2,4 是 1 級的。

例圖中有 1 個 0 級,2 個 1 級,1 個 2 級,1 個3 級的星星。

給定星星的位置,輸出各級星星的數目。

換句話說,給定 N 個點,定義每個點的等級是在該點左下方(含正左、正下)的點的數目,試統計每個等級有多少個點。

第一行一個整數 N,表示星星的數目;

接下來 N 行給出每顆星星的坐标,坐标用兩個整數 x,y 表示;

不會有星星重疊。星星按 y 坐标增序給出,y 坐标相同的按 x 坐标增序給出。

N 行,每行一個整數,分别是 0 級,1 級,2 級,……,N−1 級的星星的數目。

1≤N≤15000,

0≤x,y≤32000

5
1 1
5 1
7 1
3 3
5 5
           

1
2
1
1
0
解題思路:這道題隻需要根據x坐标來建立樹狀數組,求由于樹狀數組下标從1開始,故在讀入時x坐标要加1,先統計在該星星前有多少個星星,在進行add操作,加上這顆星星
類似于求小于x的橫坐标個數的字首和。
代碼:
           
#include<iostream>
#include<cstdio>
using namespace std;

const int N=32010;
int tr[N],level[N];

int lowbit(int x)
{
    return x&-x;
}
void add(int x,int t)
{
    for(int i=x;i<N;i+=lowbit(i))
        tr[i]+=t;
}
int query(int x)
{
    int ans=0;
    for(int i=x;i;i-=lowbit(i))
        ans+=tr[i];
    return ans;
}
int main()
{
    int i,j,n,x,y;
    cin>>n;
    for(i=0;i<n;i++)
    {
        scanf("%d%d",&x,&y);
        x++;
        level[query(x)]++;
        add(x,1);
    }
    for(i=0;i<n;i++)
        printf("%d\n",level[i]);
    return 0;
}      

線段樹操作

①pushup:用位元組點資訊更新目前節點資訊

②build:在一段區間上初始化線段樹

③modify:修改

④query:查詢

線段樹模拟:

樹狀數組與線段樹(一)

 1.動态求連續區間和

線段樹做法:
           
#include<iostream>
using namespace std;
const int N=100010;
int n,m;
int w[N];
struct node
{
    int l,r;
    int sum;
}tr[N*4];

void pushup(int u)
{
    tr[u].sum=tr[u*2].sum+tr[u*2+1].sum;
}

void build(int u,int l,int r)
{
    if(l==r)
        tr[u]={l,r,w[r]};
    else
    {
        tr[u]={l,r};
        int mid=l+r>>1;
        build(u*2,l,mid),build(u*2+1,mid+1,r);
        pushup(u);
    }
}

int query(int u,int l,int r)
{
    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;
    if(l<=mid)
        sum=query(u*2,l,r);
    if(r>mid)
        sum+=query(u*2+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);
        pushup(u);
    }
}
int main()
{
    int i,j,k,x,y;
    cin>>n>>m;
    for(i=1;i<=n;i++)
        cin>>w[i];
    build(1,1,n);
    while(m--)
    {
        cin>>k>>x>>y;
        if(k==0)
            cout<<query(1,x,y)<<endl;
        else
            modify(1,x,y);
    }
    return 0;
}      

2.數列區間最大值

輸入一串數字,給你 M 個詢問,每次詢問就給你兩個數字 X,Y,要求你說出 X 到 Y 這段區間内的最大數。

第一行兩個整數 N,M 表示數字的個數和要詢問的次數;

接下來一行為 N 個數;

接下來 M 行,每行都有兩個整數 X,Y。

輸出共 M 行,每行輸出一個數。

1≤N≤105,

1≤M≤106

1≤X≤Y≤N

數列中的數字均不超過231−1

10 2
3 2 4 5 6 8 1 2 9 7
1 4
3 8
           

5
8           
解題思路:根據線段樹來處理,此時結構體裡應該添加的一個數是maxn,來記錄目前的最大值,在建樹時更新目前樹根的最大值,
在算區間最大值時,先判斷左右是否在區間内,若不在判斷該點的mid與左右區間是否有交集,然後取最大的。

代碼:
           
#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int N=100010;
int w[N];
struct node
{
    int l,r;
    int maxn;
}tr[N*4];

void build(int u,int l,int r)
{
    if(l==r)
        tr[u]={l,r,w[r]};
    else
    {
        tr[u]={l,r};
        int mid=l+r>>1;
        build(u<<1,l,mid),build(u<<1|1,mid+1,r);
        tr[u].maxn=max(tr[u*2].maxn,tr[u*2+1].maxn);
    }
}

int query(int u,int l,int r)
{
    if(tr[u].l>=l&&tr[u].r<=r)
        return tr[u].maxn;
    int mid=tr[u].l+tr[u].r>>1;
    int ans=INT_MIN;
    if(l<=mid)
        ans=query(u<<1,l,r);
    if(r>mid)
        ans=max(ans,query(u<<1|1,l,r));
    return ans;
}

int main()
{
    int n,m,i;
    scanf("%d%d",&n,&m);
    for(i=1;i<=n;i++)
        scanf("%d",&w[i]);
    build(1,1,n);
    int l,r;
    while(m--)
    {
        scanf("%d%d",&l,&r);
        printf("%d\n",query(1,l,r));
    }
    return 0;
}      

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