zkw线段树
本文最后更新于:2017年3月21日 上午
PS:
说起线段树,可谓是一把辛酸泪(尽管我喜欢打树状数组??)。代码较长
?(似乎是滴),TLE
(屡见不鲜),递归建树(!!!),说实在,不
得不
用(说到底lowbit差了些,你懂的)。
先来一发线段树:
#include<iostream>
#include<cstdio>
#define min(a,b) ((a)<(b)?(a):(b))
#define lson l,m,rt<<1
#define rson m+1,r,rt<<1|1
using namespace std;
const int maxn =1e5+10,INF=~0U>>1;
int sum[maxn<<2],a[maxn];
void PushUP(int rt)
{
sum[rt]=sum[rt<<1]+sum[rt<<1|1];
}
void build(int l,int r,int rt)//rt结点,l为a某子区间首标号,r为某子区间末标号。
{
if(l==r)//首末相等,直接赋值。
{
sum[rt]=a[l];
return ;
}
int m=(l+r)>>1;
build(lson);//区间长度不为一,左右递归。
build(rson);
PushUP(rt);
}
void update(int p,int add,int l,int r,int rt)
{
if(l==r)
{
sum[rt]+=add;
return;
}
int m=(l+r)>>1;
if(p<=m) update(p,add,lson);
else update(p,add,rson);
PushUP(rt);
}
int query(int L,int R,int l,int r,int rt)
{
if(L<=l&&r<=R)
{
return sum[rt];
}
int m=(l+r)>>1;
int ret=0;
if(L<=m) ret+=query(L,R,lson);
if(R>m) ret+=query(L,R,rson);
return ret;
}
真是有些长(还没写完)!!!
当我在不久前,看到了zkw
(不要误会),我的世界
豁然开朗,代码王者荣耀
归来,多年守望
简洁先锋
,终于get到zkw神器。(实际上我只玩MC
)
zkw(张昆玮大神):男,身处清华大学。zkw线段树出自《统计的力量》。
Total:
zkw线段树
1.建树非常简单。
2.线段树能干的,它都行。(似乎是这样的)
3.更多惊喜等你来发掘……
Step1(建树):
首先,堆式储存是关键。——《统计的力量》
堆想必不用多说,用堆是zkw(重口味
)的一大特点,如下图:
一、
化为二进制
后不难看出,叶子节点的父节点是它的前缀
。———>>也就是说,找父亲只需右移一位(>>)
!
二、相反,找父节点的叶子就左移————>>左移一位为左儿子
,再+1
(或者|1
)为右儿子
。
三、第n
层节点个数为$2^{(n-1)}$。
四、Last but not least,最底层节点个数为你实际最多可以操作的数
的个数(换个说法,应该可以叫做值域,为2的次幂
)。!!!(最重要
)
有了它们,就可以开始踏上理论化为现实的伟大道路。
实践开始!
实际上,很多时候数组中数都不是2的次幂,怎么办?————>>直接开2的次幂就行了,多的空间不要了。
一、我们知道,最底层实际上存的是原数组,同时由于堆式储存的特性,序号也是顺序排列的,也就是说————>>当我们需要查询或修改时,只需在原数组序号上加上一个数,设为m
吧。
如何求m
?
for(m=1;m<n;m<<=1);
实际上,m
为最底层所有节点的父节点总数,所以只需设m
为1,不断左移,当m
>=n时停止。
对于叶子直接输入,对于父节点从叶子(继承?区间和,最大值,最小值……)。
build函数轻松得出:
void build(int n)
{
for(m=1;m<n;m<<=1);
//m<<=1;//避免查端点值出错
for(int i=m+1;i<n+m+1;i++) scanf("%d",&a[i]);//从m+1叶子节点开始,避免查询[1,...]时出错。
for(int i=m-1;i;--i) a[i]=a[i<<1]+a[i<<1|1];//区间和
/*
for(int i=m-1;i;--i) a[i]=max(a[i<<1],a[i<<1|1]);//最大值
for(int i=m-1;i;--i) a[i]=min(a[i<<1],a[i<<1|1]);//最小值
*/
}
Step2(操作):
线段树最经典(也就是我们为何用如此……的线段树)的便是查询修改操作了,时间复杂度比较平均,都为O(logn)
。
单点修改
首先说说单点修改。
我们都知道,线段树是由上到下遍历的,而zkw
由于可以直接找到叶子,是由下到上遍历的,因此避免了许多多余的访问,对于单点修改,我们只需将需要修改的点找到(加上m
),并循环应用到自己、父节点直到根节点,方便了许多。
void updata(int pos,int val)
{
a[pos+=m]+=val;
while(pos)
{
a[pos>>=1]=a[pos<<1]+a[pos<<1|1];
}
}
单点查询
单点a[q]?直接查[q,q]
不就行了嘛。对,这是没错。但我们要将它变得复杂一些(并不是搞笑,说实在的,谁愿意写长篇大论的code),这是为了RMQ做准备,这是我们需要一个神奇的东西——差分,把子节点所存的值维护为与其父节点的差值。
所以,build函数需要改改:
void build(int n)//区间和
{
for(;m<n;m<<=1);
//m<<=1;//避免查端点值出错
for(int i=m+1;i<n+m+1;i++) scanf("%d",&a[i]);//从m+1叶子节点开始,避免查询[1,...]时出错。
for(int i=m-1;i;--i)
{
a[i]=min(a[i<<1],a[i<<1|1]);
a[i<<1]-=a[i],a[i<<1|1]-=a[i];
}
}
此时的查询,只需从叶子节点不断循环加上父节点直到根节点。
int point(int x)
{
int ans=0;
while(x)
{
ans+=a[x],x>>=1;
}
return ans;
}
区间查询
查询区间和
暂且设区间为[l,r]吧,zkw又一特点,化为(l-1,r+1)开区间计算。
因此,这就是为何输入时要从m+1开始,避免查询[1,…]时出错,若要查询[0,……],下标需加上1。
int query(int l,int r)
{
int ans=0;
for(l+=m-1,r+=m+1;l^r^1;l>>=1,r>>=1)
{
if(~l&1) ans+=a[l^1];
if(r&1) ans+=a[r^1];
}
return ans;
}
~l&1
,意思是是否为左
儿子,对于兄弟节点来说,最低位为0或1,0为左儿子,1为右儿子,对于左端点 l 来说,我们只需向右合并更新ans(加上兄弟节点,也就是右节点,l^1),而不管其左边。r&1
,同理,意思是是否为右
儿子。
每次循环后移向其父节点继续操作,出口为l^r^1
,为什么?若l和r不为同一点或兄弟节点
,l^r^1
一定为true,否则在为同一点或兄弟节点时跳出循环。
求max
将更新时+
改为max
就行了。
int query(int l,int r)
{
int ans=0;
for(l+=m-1,r+=m+1;l^r^1;l>>=1,r>>=1)
{
if(~l&1) ans=max(a[l^1],ans);
if(r&1) ans=max(a[r^1],ans);
}
/************
int mid=max(l,r);
while(mid)
{
ans+=a[mid>>=1];//差分时定要记住回归,不要只将差值max输出
}
*************/
return ans;
}
求min
将上述max改为min。
区间修改(只限min,max)
最简单的无非区间加减
(但我也只说这个),和区间查询一样,只要将更新ans改为a[i]+=val
,加上差分回归(需用差分)。
void intervalup(int l,int r,int val)
{
int tmp=0;
for(l+=m-1,r+=m+1;l^r^1;l>>=1,r>>=1)
{
if(~l&1) a[l^1]+=val;
if(r&1) a[r^1]+=val;
tmp=min(a[l],a[l^1]),a[l]-=tmp,a[l^1]-=tmp,a[l>>1]+=tmp;
tmp=min(a[r],a[r^1]),a[r]-=tmp,a[r^1]-=tmp,a[r>>1]+=tmp;
}
while(l) tmp=min(a[l],a[l^1]),a[l]-=tmp,a[l^1]-=tmp,a[l>>=1]+=tmp;
}
Last:
以上便是zkw的最基本内容,简单也不简单,最后,来一串zkw类。
//powered by:spaceskynet 2017-03-06
const int maxn=1e5;
class zkw
{
public:
zkw()
{
m=1;
}
void build(int n)//区间和
{
for(;m<n;m<<=1);
//m<<=1;//避免查端点值出错
for(int i=m+1;i<n+m+1;i++) scanf("%d",&a[i]);//从m+1叶子节点开始,避免查询[1,...]时出错。
for(int i=m-1;i;--i) a[i]=a[i<<1]+a[i<<1|1];
/**差分建树
for(int i=m-1;i;--i)
{
a[i]=min(a[i<<1],a[i<<1|1]);
a[i<<1]-=a[i],a[i<<1|1]-=a[i];
}
**/
}
int query(int l,int r)
{
int ans=0;
for(l+=m-1,r+=m+1;l^r^1;l>>=1,r>>=1)
{
if(~l&1) ans+=a[l^1];
if(r&1) ans+=a[r^1];
}
/************
int mid=max(l,r);
while(mid)
{
ans+=a[mid>>=1];//差分时定要记住回归,不要只将差值max输出
}
*************/
return ans;
}
void updata(int pos,int val)
{
a[pos+=m]+=val;
while(pos)
{
a[pos>>=1]=a[pos<<1]+a[pos<<1|1];
}
}
void intervalup(int l,int r,int val)
{
int tmp=0;
for(l+=m-1,r+=m+1;l^r^1;l>>=1,r>>=1)
{
if(~l&1) a[l^1]+=val;
if(r&1) a[r^1]+=val;
tmp=min(a[l],a[l^1]),a[l]-=tmp,a[l^1]-=tmp,a[l>>1]+=tmp;
tmp=min(a[r],a[r^1]),a[r]-=tmp,a[r^1]-=tmp,a[r>>1]+=tmp;
}
while(l) tmp=min(a[l],a[l^1]),a[l]-=tmp,a[l^1]-=tmp,a[l>>=1]+=tmp;
}
int point(int x)//差分单点查询
{
int ans=0;
while(x)
{
ans+=a[x],x>>=1;
}
return ans;
}
private:
int a[2*maxn+2],m;
};