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深度剖析主席樹(靜態)

主席樹(chairman tree)(據說是被chairman傳開的)

它是一種專門用來實現求區間第K大這類操作的資料結構

 

Q:這不是分塊輕鬆解決的事嗎?

A:是的,但是分塊時間為n\sqrt{n}的,而主席樹是n lg n

Q:這是不是很難,程式碼複雜度極高?

A:NoNoNo,程式碼複雜度一點都不高,前置知識只有動態開點線段樹

Q:那我不會怎麼辦?

A:右轉自行度娘,或者菜雞的部落格  

 

菜雞很菜,剛學了主席樹,還是最簡單的靜態

首先思考一下,區間求第K大,最暴力的解自然是每次排序,是O(n^{2} lg n)

Q:如果用資料結構維護呢?

 A:每次詢問用一棵權值線段樹或者權值樹狀陣列+二分維護,也是O(n^{2} lg n)

,QAQ,(不會可見可憐的狗狗這道題)

 

權值樹狀陣列+二分姑且不論,我們只談權值線段樹(時間複雜度低才是王道)

每次詢問的是一段區間,與區間相關的演算法沒有多少,也就字首和,線段樹……

權值線段樹下標記的是值的大小,存的是出現次數,所以具有可加減性

故選用字首和

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前面的引導就差不多結束了,進入正文了

 

主席樹=字首和+線段樹=對每個字首和中的點開一棵權值線段樹(下標記的是權值的線段樹)

線段樹上的結點記錄[1,i]個數中,大小在區間[l,r]中的數的個數

 

建立n棵線段樹,不動態開點必定超空間,動態開點後,將新的樹建立在原來的樹之上

每次只用新插入一個結點,

如果該結點應該在左子樹,右子樹就不用變;反之左子樹不用變

每次新插入只用lg n,總共建n lg n個結點就夠了

	void add(int &p,int l,int r,int x)
	{
		lc[++cnt]=lc[p],rc[cnt]=rc[p],s[cnt]=s[p]+1,p=cnt;
		if(l==r) return;
		int mid=l+r>>1;
		if(x<=mid) add(lc[p],l,mid,x);
			else add(rc[p],mid+1,r,x);
	}  //lc為左兒子,rc為右兒子,s為結點個數

 

查詢:由於上文提到線段樹具有可減性,只用在[1,R]的線段樹-[1,L-1]的線段樹找第K大,這算是權值線段樹的基本操作吧

(不會可見可憐的狗狗這道題,也可以看程式碼)

	int kth(int p1,int p2,int l,int r,int x)
	{
		if(l==r) return l;
		int xx=s[lc[p2]]-s[lc[p1]];
		int mid=l+r>>1;
		if(x<=xx) return kth(lc[p1],lc[p2],l,mid,x);
			else return kth(rc[p1],rc[p2],mid+1,r,x-xx); 
	}

 

總結:主席樹就是字首和+線段樹的思想毒瘤了一點(有心人可以看出我上面的引導是倒推的),但是隻要你熟練掌握線段樹,知道思想後小菜一碟

例題(時刻更新)

1、Luogu P3834 【模板】可持久化線段樹 1(主席樹)

   額,模板題,加個離散化就號了

   

#include<cstdio>
#include<algorithm>
using namespace std;

const int N=4e6+5;
int n,m,rt[N],b[N];
struct A{int id,x; }a[N];

bool cmp(A x,A y)
{
	return x.x<y.x;
}

struct B
{
	int cnt,lc[N],rc[N],s[N];
	void add(int &p,int l,int r,int x)
	{
		lc[++cnt]=lc[p],rc[cnt]=rc[p],s[cnt]=s[p]+1,p=cnt;
		if(l==r) return;
		int mid=l+r>>1;
		if(x<=mid) add(lc[p],l,mid,x);
			else add(rc[p],mid+1,r,x);
	}
	
	int kth(int p1,int p2,int l,int r,int x)
	{
		if(l==r) return l;
		int xx=s[lc[p2]]-s[lc[p1]];
		int mid=l+r>>1;
		if(x<=xx) return kth(lc[p1],lc[p2],l,mid,x);
			else return kth(rc[p1],rc[p2],mid+1,r,x-xx); 
	}
}zxs;
int main()
{
	scanf("%d%d",&n,&m);
	for(int i=1;i<=n;i++) 
		a[i].id=i,scanf("%d",&a[i].x);
	sort(a+1,a+n+1,cmp);
	int tot=0;
	for(int i=1;i<=n;i++) b[a[i].id]=i;
	for(int i=1;i<=n;i++)
		rt[i]=rt[i-1],zxs.add(rt[i],1,n,b[i]);
	while(m--)
	{
		int l,r,k; scanf("%d%d%d",&l,&r,&k);
		printf("%d\n",a[zxs.kth(rt[l-1],rt[r],1,n,k)].x);
	}
	return 0;
}

2、可憐的狗狗(這是超連結)

模板題*2

3、Luogu P3919 【模板】可持久化陣列(可持久化線段樹/平衡樹)

模板題*3

4、BZOJ 2223: [Coci 2009]PATULJCI 

模板題,查詢中位數相同的是否超過序列長度的一半