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HDU-1166 敵兵布陣 (樹狀數組 or 線段樹)

Description

C國的死對頭A國這段時間正在進行軍事演習,是以C國間諜頭子Derek和他手下Tidy又開始忙乎了。A國在海岸線沿直線布置了N個工兵營地,Derek和Tidy的任務就是要監視這些工兵營地的活動情況。由于采取了某種先進的監測手段,是以每個工兵營地的人數C國都掌握的一清二楚,每個工兵營地的人數都有可能發生變動,可能增加或減少若幹人手,但這些都逃不過C國的監視。

中央情報局要研究敵人究竟演習什麼戰術,是以Tidy要随時向Derek彙報某一段連續的工兵營地一共有多少人,例如Derek問:“Tidy,馬上彙報第3個營地到第10個營地共有多少人!”Tidy就要馬上開始計算這一段的總人數并彙報。但敵兵營地的人數經常變動,而Derek每次詢問的段都不一樣,是以Tidy不得不每次都一個一個營地的去數,很快就精疲力盡了,Derek對Tidy的計算速度越來越不滿:"你個死肥仔,算得這麼慢,我炒你鱿魚!”Tidy想:“你自己來算算看,這可真是一項累人的工作!我恨不得你炒我鱿魚呢!”無奈之下,Tidy隻好打電話向計算機專家Windbreaker求救,Windbreaker說:“死肥仔,叫你平時做多點acm題和看多點算法書,現在嘗到苦果了吧!”Tidy說:"我知錯了。。。"但Windbreaker已經挂掉電話了。Tidy很苦惱,這麼算他真的會崩潰的,聰明的讀者,你能寫個程式幫他完成這項工作嗎?不過如果你的程式效率不夠高的話,Tidy還是會受到Derek的責罵的.

Input

第一行一個整數T,表示有T組資料。

每組資料第一行一個正整數N(N<=50000),表示敵人有N個工兵營地,接下來有N個正整數,第i個正整數ai代表第i個工兵營地裡開始時有ai個人(1<=ai<=50)。

接下來每行有一條指令,指令有4種形式:

(1) Add i j,i和j為正整數,表示第i個營地增加j個人(j不超過30)

(2)Sub i j ,i和j為正整數,表示第i個營地減少j個人(j不超過30);

(3)Query i j ,i和j為正整數,i<=j,表示詢問第i到第j個營地的總人數;

(4)End 表示結束,這條指令在每組資料最後出現;

每組資料最多有40000條指令

Output

對第i組資料,首先輸出“Case i:”和回車,

對于每個Query詢問,輸出一個整數并回車,表示詢問的段中的總人數,這個數保持在int以内。

Sample Input

1

10

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Query 1 3

Add 3 6

Query 2 7

Sub 10 2

Add 6 3

Query 3 10

End

Sample Output

Case 1:

6

33

59

題意:有N個營地,每個營地有一定的人數,根據對應的輸入來增加、減少某個營地的人數或統計某個連續營地的總人數。

分析:修改某個點的值,或者求某個區間的和正是樹狀數組可以去解決的問題,增加和删除都可以直接用Update操作解決,求和就是read(k)操作,求區間【1,k】的和。

樹狀數組以下幾個點比較重要:

1.節點數組sum[i]和基本數組a[i]之間的關系

也就是樹上的節點是如果通過葉子節點得到,經過分析可知sum[i]等于從a[i]開始,往左(i-1)的方向上共i&-i個數之和,如sum[2],2的二進制為0010,-2的二進制為1110,那麼2&-2=0010,是以sum[2]=c[2]+c[1],用這個規律很容易得到從1到i的和

2.lowbit(k) = k&(-k)

參考代碼:

#include<cstdio>
#include<cmath>
#include<cctype>
#include<cstdlib>
#include<cstring>
#include<string>
#include<algorithm>
#include<stack>
#include<queue>
#include<map>
#include<list>
#include<vector>
#include<iostream>

using namespace std;
const int maxn = 5e4+100;
int T;
int n;
int a[maxn];
int tree[maxn];
//将a[k]的值加上num,a[k]的大小不僅影響着他本身,還影響着他的父親節點,父親的父親節點…
void add( int k, int num)
{
    while( k <= n)
    {
        tree[k] += num;
        k += k&(-k);
    }
}
//求區間1-k的和
int read( int k)
{
    int sum = 0;
    while( k)
    {
        sum += tree[k];//按照上面所講的規律,求一些節點對應的區間的總和,如sum[8]=a[8]+sum[7]+sum[6]+sum[4]
        k -= k&(-k);
    }
    return sum;
}

int main()
{
    scanf("%d",&T);
    for( int cnt = 1; cnt <= T; cnt++)
    {
        scanf("%d",&n);
        for( int i = 1; i <= n; i++)
            scanf("%d",&a[i]);
        memset(tree,0,sizeof(tree));
        for( int i = 1; i <= n; i++)//要先根據輸入把初始的數建構好
        {
            int tmp = i&-i;
            for( int j = i; j > i-tmp; j--)
                tree[i] += a[j];
        }
        char str[10];
        printf("Case %d:\n",cnt);
        while( true)
        {
            scanf("%s",str);
            if( strcmp(str,"End") == 0)
                break;
            else
            {
                int p,q;
                scanf("%d%d",&p,&q);
                if( strcmp(str,"Add") == 0)
                    add(p,q);
                else if( strcmp(str,"Sub") == 0)
                    add(p,-q);
                else if( strcmp(str,"Query") == 0)
                {
                    int ans = read(q)-read(p-1);
                    printf("%d\n",ans);
                }
            }
        }
    }

    return 0;
}
           

另外,還可以用線段樹來寫這個題

與樹狀數組相比,線段樹是一個更為形象的二分,把區間不斷的分為兩個部分直至不能再分下去,各個節點儲存的是一條線段(一段子數組),主要用于解決連續區間的動态查詢問題,複雜度為O(logN)

#include<cstdio>
#include<cmath>
#include<cctype>
#include<cstdlib>
#include<cstring>
#include<string>
#include<algorithm>
#include<stack>
#include<queue>
#include<map>
#include<list>
#include<vector>
#include<iostream>

using namespace std;
const int maxn = 5e4+100;
int T;
int n;
int a[maxn];
struct node{
    int l,r;//節點記錄的區間左右端點
    int sum;//區間和
};
node segtree[maxn<<2];
int ans;
//更新父節點的值
void PushUp( int rt)
{
    segtree[rt].sum = segtree[rt<<1].sum+segtree[rt<<1|1].sum;
}

//建樹
void Build( int l, int r, int rt)
{
    segtree[rt].l = l;
    segtree[rt].r = r;
    if( l == r)
    {
        segtree[rt].sum = a[l];
        return;
    }
    int m = (l+r)>>1;
    Build(l,m,rt<<1);
    Build(m+1,r,rt<<1|1);
    PushUp(rt);
}

//修改,把節點x的值加上num,rt為根節點
void Update( int x, int num, int rt)
{
    segtree[rt].sum += num;
    if( segtree[rt].l == x && segtree[rt].r == x)//葉子節點
        return;
    int m = (segtree[rt].l+segtree[rt].r)>>1;
    if( x <= m)
        Update(x,num,rt<<1);
    else
        Update(x,num,rt<<1|1);
}

//查找
void Query( int l, int r, int rt)
{
    if( l <= segtree[rt].l && r >= segtree[rt].r)
    {
        ans += segtree[rt].sum;
        return;
    }
    int m = (segtree[rt].l+segtree[rt].r)>>1;
    if( l > m)
        Query(l,r,rt<<1|1);
    else if( r <= m)
        Query(l,r,rt<<1);
    else
    {
        Query(l,r,rt<<1|1);
        Query(l,r,rt<<1);
    }
}

int main()
{
    scanf("%d",&T);
    for( int cnt = 1; cnt <= T; cnt++)
    {
        scanf("%d",&n);
        for( int i = 1; i <= n; i++)
            scanf("%d",&a[i]);
        Build(1,n,1);

        char str[10];
        printf("Case %d:\n",cnt);
        while( true)
        {
            scanf("%s",str);
            if( strcmp(str,"End") == 0)
                break;
            else
            {
                int p,q;
                scanf("%d%d",&p,&q);
                if( strcmp(str,"Add") == 0)
                    Update(p,q,1);
                else if( strcmp(str,"Sub") == 0)
                    Update(p,-q,1);
                else if( strcmp(str,"Query") == 0)
                {
                    ans = 0;
                    Query(p,q,1);
                    printf("%d\n",ans);
                }
            }
        }
    }

    return 0;
}