線段樹 詳解

2021-08-20 06:08:22 字數 2849 閱讀 6403

acm刷題時遇到許多連續區間的動態查詢問題,例如求取某一區間上元素之和、求取某一區間上元素的最大值,此時如果使用一般的方法求解會使得時間超出要求。此時需要使用到線段樹,其主要用於高效解決連續區間的動態查詢問題。

線段樹,類似區間樹,是乙個完全二叉樹,它在各個節點儲存一條線段(陣列中的一段子陣列),由於二叉結構的特性,它基本能保持每個操作的複雜度為o(lgn),從而大大減少耗時。

線段樹的基本性質如下:父親的區間是[a,b],(c=(a+b)/2)左兒子的區間是[a,c],右兒子的區間是[c+1,b],線段樹需要的空間為陣列大小的四倍。

以1到10的區間舉例,構造的線段樹如下:

而演算法構造基礎的線段樹主要包括build(建樹函式)、update(更新函式)和query(查詢區間和函式)。

線段樹陣列是a

void bulid(int l,int r,int temp)//建樹操作,建立乙個線段樹

這個函式 l,r 是不斷變化的。l,r和a[temp]是對應的

void update(int l,int r,int temp,int vale)//原始陣列乙個點的值發生了變化(單點更新),更新線段樹。如果是單點更新的話,這個地方l和r的值是相等的。原始陣列l位置的變化了vale

}

這個函式l,r是不變化的,通過a[temp].left,a[temp].right來確定範圍

int query(int l,int r,int temp)//查詢原始陣列l位置到r位置這段區間上的數的和

這個函式l,r是不變化的,通過a[temp].left,a[temp].right來確定範圍

c國的死對頭a國這段時間正在進行軍事演習,所以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。由於採取了某種先進的監測手段,所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 若干人手,但這些都逃不過c國的監視。

**情報局要研究敵人究竟演習什麼戰術,所以tidy要隨時向derek匯報某一段連續的工兵營地一共有多少人,例如derek問:「tidy,馬上匯報 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並匯報。但敵兵營地的人數經常變動,而derek每次詢問的段都不一樣, 所以tidy不得不每次都乙個乙個營地的去數,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,我炒你魷 魚!」tidy想:「你自己來算算看,這可真是一項累人的工作!我恨不得你炒我魷魚呢!」無奈之下,tidy只好打**向計算機專家 windbreaker求救,windbreaker說:「死肥仔,叫你平時做多點acm題和看多點演算法書,現在嚐到苦果了吧!」tidy說:"我知錯 了。。。"但windbreaker已經掛掉**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

第一行乙個整數t,表示有t組資料。

每組資料第一行乙個正整數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個工兵營地里開始時有ai個人(1<=ai<=50)。

接下來每行有一條命令,命令有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,這條命令在每組資料最後出現;

每組資料最多有40000條命令

output

對第i組資料,首先輸出「case i:」和回車,

對於每個query詢問,輸出乙個整數並回車,表示詢問的段中的總人數,這個數保持在int以內。

sample input

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

endsample output

case 1:

#include#define maxn 9999

using namespace std;

struct node

a[maxn];

int n;//陣列大小

int t;//一共t組測試樣例

int number;//暫時儲存原始陣列輸入的數

string op;//指令

void bulid(int l,int r,int temp)//建樹操作,建立乙個線段樹

void update(int l,int r,int temp,int vale)//原始陣列乙個點的值發生了變化(單點更新),更新線段樹。如果是單點更新的話,這個地方l和r的值是相等的。原始陣列l位置的變化了vale

}int query(int l,int r,int temp)//查詢原始陣列l位置到r位置這段區間上的數的和

int main()

while (cin>>op)

if(op=="sub")

if(op=="query")

{int z,y;

cin>>z>>y;

cout最後,如果**看不懂的話(應該沒有人看不懂吧),建議在紙上模擬一下

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線段樹是處理區間問題的好的解決方法,當有n個元素時對區間的操作可以在o logn 時間內完成,有q個詢問也不會超時,根據節點維護的資料的不同,線段樹可以提供不同的功能,下面以rang minimum query rmq,即查詢區間內最小值 為例,進行說明。對於陣列,線段樹結構為 其維護區間與儲存下標...

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