樹狀陣列的建立,修改,求和程式碼展示(附例題)
樹狀陣列是一個查詢和修改複雜度都為log(n)的資料結構。主要用於查詢任意兩位之間的所有元素之和,但是每次只能修改一個元素的值;經過簡單修改可以在log(n)的複雜度下進行範圍修改,但是這時只能查詢其中一個元素的值(如果加入多個輔助陣列則可以實現區間修改與區間查詢)。(以上來自百度百科)。
樹狀陣列通過一個最低位運算(lowbit)來進行區間修改和求和。通過lowbit來將某些元素聯絡起來。
那麼什麼是lowbit運算呢?lowbit(x)為x二進位制下末尾0的個數。
以下是求一個數的lowbit的程式碼
int lowbit (int x) { return x&(-x); }
通過下列程式進行驗證:
for (int i=1;i<=10;i++)
{
printf("%d的lowbit為%d\n",i,lowbit(i));
}
1的lowbit為1 1
2的lowbit為2 10
3的lowbit為1 11
4的lowbit為4 100
5的lowbit為1 101
6的lowbit為2 110
7的lowbit為1 111
8的lowbit為8 1000
9的lowbit為1 1001
10的lowbit為2 1010
是不是感覺茅塞頓開了呢。
然後是修改操作,修改陣列中某一個值之後,就要對樹狀陣列進行修改,通過lowbit進行修改。
修改程式碼:
//x代表位置,data帶表要加上的值
void add (int x,int data)
{
for (int i=x;i<=n;i+=lowbit(i))
tree[i]+=data;
}
然後是求和操作,求和也是藉助的lowbit進行遍歷。這裡求的是1到x的和。
求和程式碼如下:
//求1到x的和 int sum (int x) { int ans=0; for (int i=x;i>=1;i-=lowbit(i)) ans+=tree[i]; return ans; }
下面是一個模板題:
HDU 1166 敵兵佈陣
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國在海岸線沿直線佈置了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。
中央情報局要研究敵人究竟演習什麼戰術,所以Tidy要隨時向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並彙報。但敵兵營地的人數經常變動,而Derek每次詢問的段都不一樣,所以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題和看多點演算法書,現在嚐到苦果了吧!”Tidy說:"我知錯了。。。"但Windbreaker已經掛掉電話了。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,輸出一個整數並回車,表示詢問的段中的總人數,這個數保持在int以內。
Sample Input
1 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
恩,
完全套用上面的程式碼就能過, 但是要注意sub操作是要加上一個負數哦。
程式碼如下:
#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <algorithm>
#include <iostream>
using namespace std;
const int maxn=50005;
int t;
int n;
int tree[maxn];
int lowbit (int x)
{
return x&(-x);
}
//x代表位置,data帶表要加上的值
void add (int x,int data)
{
for (int i=x;i<=n;i+=lowbit(i))
tree[i]+=data;
}
//求1到x的和
int sum (int x)
{
int ans=0;
for (int i=x;i>=1;i-=lowbit(i))
ans+=tree[i];
return ans;
}
int main()
{
scanf("%d",&t);
for (int i=1;i<=t;i++)
{
scanf("%d",&n);
memset (tree,0,sizeof(tree));
for (int j=1;j<=n;j++)
{
int x;
scanf("%d",&x);
add (j,x);
}
printf("Case %d:\n",i);
char s[10];
int x,y;
while (scanf("%s",s)!=EOF)
{
if(!strcmp(s,"End"))
break;
scanf("%d%d",&x,&y);
if(s[0]=='Q')
{
printf("%d\n",sum(y)-sum(x-1));
}
else if(s[0]=='A')
{
add (x,y);
}
else
{
add (x,-y);
}
}
}
return 0;
}