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主席樹模板總結及題集

介紹篇:http://blog.csdn.net/metalseed/article/details/8045038  ->

理解篇(配圖比較生動):http://blog.csdn.net/regina8023/article/details/41910615  ->

主席樹三個經常用到的點:

1.查詢區間第k大(線上)

2.查詢區間第k大且有更新節點操作(離線,離線主要是為了將線段樹上的值離散化,如果數值範圍小則不需要離散化,也不需要離線,另外更新操作需要套樹狀陣列)

3.查詢區間不同數的個數(樹狀陣列可以實現,但只能離線,主席樹實現可以線上)

還有很多線段樹能實現的,加了一些條件,都可以用主席樹來解。

下面看題:

區間查詢第k大元素,非遞迴寫法,非遞迴不好進行回溯操作,遞迴更好寫一些

#include<iostream>
#include<stdio.h>
#include<algorithm>
using namespace std;
const int maxn=100005;
int n,m;
int v[maxn],b[maxn],t[maxn],tsize,tot=0;
struct charitree
{
    int l,r,tsize;
}a[maxn*30];
int build(int l,int r)
{
    int root=tot++;
    a[root].tsize=0;
    if(l==r)
        return root;
    int m=(l+r)>>1;
    a[root].l=build(l,m);
    a[root].r=build(m+1,r);
    return root;
}
int update(int root,int x)
{
    int now=tot++;
    int tmp=now;
    a[now].tsize=a[root].tsize+1;
    int l=1,r=tsize;
    while(l<r)
    {
        int m=(l+r)>>1;
        if(x<=m)
        {
            a[now].l=tot++;
            a[now].r=a[root].r;
            now=a[now].l;
            r=m;
            root=a[root].l;
        }
        else
        {
            a[now].l=a[root].l;
            a[now].r=tot++;
            now=a[now].r;
            l=m+1;
            root=a[root].r;
        }
        a[now].tsize=a[root].tsize+1;
    }
    return tmp;
}
int ask(int lx,int rx,int k)
{
    int l=1,r=tsize;
    while(l<r)
    {
        int m=(l+r)>>1;
        if(a[a[rx].l].tsize-a[a[lx].l].tsize>=k)
        {
            r=m;
            lx=a[lx].l;
            rx=a[rx].l;
        }
        else
        {
            l=m+1;
            k-=a[a[rx].l].tsize-a[a[lx].l].tsize;
            lx=a[lx].r;
            rx=a[rx].r;
        }
    }
    return l;
}
void hash1()
{
    sort(b+1,b+1+n);
    tsize=unique(b+1,b+1+n)-b-1;//去重函式
}
int find_index(int x)
{
    return lower_bound(b+1,b+1+tsize,x)-b;
}
int main()
{
    int i,j,l,r,k;
    cin>>n>>m;
    for(i=1;i<=n;i++)
        scanf("%d",&v[i]),b[i]=v[i];
    hash1();
    t[0]=build(1,tsize);
    for(i=1;i<=n;i++)
        t[i]=update(t[i-1],find_index(v[i]));
    while(m--)
    {
        cin>>l>>r>>k;
        printf("%d\n",b[ask(t[l-1],t[r],k)]);
    }
    return 0;
}
unique函式:在STL中unique函式是一個去重函式, unique的功能是去除相鄰的重複元素(只保留一個),其實它並不真正把重複的元素刪除,是把重複的元素移到後面去了,然後依然儲存到了原陣列中,然後 返回去重後最後一個元素的地址,因為unique去除的是相鄰的重複元素,所以一般用之前都會要排一下序。

區間查詢小於等於k的數的個數,和上題基本類似,修改了一下查詢的函式

#include<iostream>
#include<stdio.h>
#include<algorithm>
using namespace std;
const int maxn=100005;
int n,m;
int v[maxn],b[maxn],t[maxn],tsize,tot=0;
struct charitree
{
    int l,r,tsize;
}a[maxn*30];
int build(int l,int r)
{
    int root=tot++;
    a[root].tsize=0;
    if(l==r)
        return root;
    int m=(l+r)>>1;
    a[root].l=build(l,m);
    a[root].r=build(m+1,r);
    return root;
}
int update(int root,int x)
{
    int now=tot++;
    int tmp=now;
    a[now].tsize=a[root].tsize+1;
    int l=1,r=tsize;
    while(l<r)
    {
        int m=(l+r)>>1;
        if(x<=m)
        {
            a[now].l=tot++;
            a[now].r=a[root].r;
            now=a[now].l;
            r=m;
            root=a[root].l;
        }
        else
        {
            a[now].l=a[root].l;
            a[now].r=tot++;
            now=a[now].r;
            l=m+1;
            root=a[root].r;
        }
        a[now].tsize=a[root].tsize+1;
    }
    return tmp;
}
int ask(int lx,int rx,int le,int ri,int k)
{
    if(b[ri]<=k)
    {
        return a[rx].tsize - a[lx].tsize;
    }
    if(le==ri)
        return 0;
    int sum=0;
    int m=(le + ri) >> 1;
    if(b[m+1]<=k)
        sum+=ask(a[lx].r,a[rx].r,m+1,ri,k);
    sum+=ask(a[lx].l,a[rx].l,le,m,k);
    return sum;
}
void hash1()
{
    sort(b+1,b+1+n);
    tsize=unique(b+1,b+1+n)-b-1;
}
int find_index(int x)
{
    return lower_bound(b+1,b+1+tsize,x)-b;
}
int main()
{
    int T;
    int i,j,l,r,k;
    cin>>T;
    for(int tt = 1; tt <= T; tt++)
    {
        cin>>n>>m;
        for(i=1;i<=n;i++)
            scanf("%d",&v[i]),b[i]=v[i];
        hash1();
        t[0]=build(1,tsize);
        for(i=1;i<=n;i++)
            t[i]=update(t[i-1],find_index(v[i]));
        printf("Case %d:\n",tt);
        while(m--)
        {
            cin>>l>>r>>k;
            l++,r++;
            printf("%d\n",ask(t[l-1],t[r],1,tsize,k));
        }
    }
    return 0;
}

題意:給一顆樹,每個節點都有一個權值,查詢兩個節點之間路徑上的權值第k小節點

主席樹,和上題只是線性的建樹和樹上建樹的區別,每一個節點由其父節點修改而來,兩個節點的路徑lca求一求就可以。僅是查詢,所以可以線上

#include<iostream>
#include<stdio.h>
#include<algorithm>
#include<vector>
#include<string.h>
using namespace std;
const int maxn=100005;
int n,m;
int v[maxn],b[maxn],t[maxn],tsize,tot=0;
struct charitree
{
    int l,r,tsize;
}a[maxn*30];
vector<int>w[maxn];

int book[maxn],fa[maxn],dep[maxn],up[maxn][20];
int build(int l,int r)
{
    int root=tot++;
    a[root].tsize=0;
    if(l==r)
        return root;
    int m=(l+r)>>1;
    a[root].l=build(l,m);
    a[root].r=build(m+1,r);
    return root;
}
int update(int root,int x)
{
    int now=tot++;
    int tmp=now;
    a[now].tsize=a[root].tsize+1;
    int l=1,r=tsize;
    while(l<r)
    {
        int m=(l+r)>>1;
        if(x<=m)
        {
            a[now].l=tot++;
            a[now].r=a[root].r;
            now=a[now].l;
            r=m;
            root=a[root].l;
        }
        else
        {
            a[now].l=a[root].l;
            a[now].r=tot++;
            now=a[now].r;
            l=m+1;
            root=a[root].r;
        }
        a[now].tsize=a[root].tsize+1;
    }
    return tmp;
}
void hash1()
{
    sort(b+1,b+1+n);
    tsize=unique(b+1,b+1+n)-b-1;
}
int find_index(int x)
{
    return lower_bound(b+1,b+1+tsize,x)-b;
}
int init()
{
    memset(up,0,sizeof(up));
    for(int i=1;i<=n;i++)
        up[i][0]=fa[i];
    for(int j=1;j<=16;j++)
    {
        for(int i=1;i<=n;i++)
        {
            up[i][j]=up[up[i][j-1]][j-1];
        }
    }
}
int lca(int lx,int rx)
{
    if(dep[lx]<dep[rx])
        swap(lx,rx);
    int a=rx,b=lx;
    int c=dep[b]-dep[a];
    for(int i=0;i<=16;i++)
    {
        if(c&(1<<i))
        b=up[b][i];
    }
    if(a==b)
        return a;
    for(int i=16;i>=0;i--)
    {
        if(up[a][i]!=up[b][i])
        {
            a=up[a][i];
            b=up[b][i];
        }
    }
    return fa[a];
}
int ask(int lx,int rx,int k)
{
    int l=1,r=tsize;
    int mx=lca(lx,rx);
    int f=fa[mx];
    lx=t[lx];
    rx=t[rx];
    mx=t[mx];
    f=t[f];
    while(l<r)
    {
        int m=(l+r)>>1;
   //     cout<<b[m]<<" "<<a[a[rx].l].tsize<<" "<<a[a[f].l].tsize<<" "<<a[a[lx].l].tsize<<" "<<a[a[mx].l].tsize<<endl;
    //    cout<<b[m]<<" "<<a[a[rx].r].tsize<<" "<<a[a[f].r].tsize<<" "<<a[a[lx].r].tsize<<" "<<a[a[mx].r].tsize<<endl;
        if(a[a[rx].l].tsize-a[a[f].l].tsize+a[a[lx].l].tsize-a[a[mx].l].tsize>=k)
        {
            r=m;
            lx=a[lx].l;
            f=a[f].l;
            mx=a[mx].l;
            rx=a[rx].l;
        }
        else
        {
            l=m+1;
            k-=a[a[rx].l].tsize-a[a[f].l].tsize+a[a[lx].l].tsize-a[a[mx].l].tsize;
            lx=a[lx].r;
            f=a[f].r;
            mx=a[mx].r;
            rx=a[rx].r;
        }
    }
    return l;
}
void dfs(int x)
{
    for(int i=0;i<w[x].size();i++)
    {
        if(book[w[x][i]])
            continue;
        book[w[x][i]]=1;
        dep[w[x][i]]=dep[x]+1;
        fa[w[x][i]]=x;
        t[w[x][i]]=update(t[x],find_index(v[w[x][i]]));
        dfs(w[x][i]);
    }
    return ;
}
int main()
{
    int i,j,l,r,k;
    cin>>n>>m;
    for(i=1;i<=n;i++)
        scanf("%d",&v[i]),b[i]=v[i];
    for(i=1;i<n;i++)
    {
        scanf("%d %d",&l,&r);
        w[l].push_back(r);
        w[r].push_back(l);
    }
    hash1();
    t[0]=build(1,tsize);
    int root=1;
    w[0].push_back(root);
    book[0]=1;dep[0]=0;
    dfs(0);
    init();
    while(m--)
    {
        cin>>l>>r>>k;
        printf("%d\n",b[ask(l,r,k)]);
    }
    return 0;
}


求區間第k大值,不過有修改操作,需要套一個樹狀陣列,因為要對所有的點離散化,所以只能離線操作

自己試著寫了一個,在初始時就直接樹狀陣列操作,在對應點上建樹,這樣空間複雜度會高一寫,在zoj上也是無限段錯誤。。。無論陣列開多大。。。

按照kuangbin的模板修改了一下,先按照原來方式建樹,在更新時不修改原樹,而是建一個新樹存修改的值,,這樣好像空間省點。。。。然而還是段錯誤,仿照程式碼改了很長時間,直到把陣列大小剛好開在了2500010時過了。。。改成3000010會提示記憶體超限,再大一些就是段錯誤。。。。。迷之段錯誤。。。

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int maxn=60010;
const int M=2000010;
int sz,n,lagen,m,tot=0,v[maxn],b[maxn],s[maxn],t[maxn],use[maxn];
struct node
{
    int l,r,sz;
}a[M];
struct question
{
    char c;
    int i,j,k;
};
int build(int l,int r)
{
    int root=tot++;
    a[root].sz=0;
    if(l==r)
        return root;
    int m=(l+r)>>1;
    a[root].l=build(l,m);
    a[root].r=build(m+1,r);
    return root;
}
int update(int root,int x,int k)
{
    int now=tot++;
    int temp=now;
    int l=0,r=sz-1,m;
    a[now].sz=a[root].sz+k;
    while(l<r)
    {
        m=(l+r)>>1;
        if(x<=m)
        {
            a[now].l=tot++;
            a[now].r=a[root].r;
            now=a[now].l;
            root=a[root].l;
            r=m;
        }
        else
        {
            a[now].r=tot++;
            a[now].l=a[root].l;
            now=a[now].r;
            root=a[root].r;
            l=m+1;
        }
        a[now].sz=a[root].sz+k;
    }
    return temp;
}
int add(int index,int x,int k)
{
    while(index<=n)
    {
	s[index]=update(s[index],x,k);
        index+=index&-index;
    }
}
int ask(int lx,int rx,int k)
{
    int i,j;
    int lx_root=t[lx];
    int rx_root=t[rx];
    for(i=lx;i;i-=i&-i)
        use[i]=s[i];
    for(i=rx;i;i-=i&-i)
        use[i]=s[i];

    int l=0,r=sz-1,m;
    while(l<r)
    {
        m=(l+r)>>1;
        int sum=0;
        for(i=lx;i;i-=i&-i)
            sum-=a[a[use[i]].l].sz;
        for(i=rx;i;i-=i&-i)
            sum+=a[a[use[i]].l].sz;
        sum+=a[a[rx_root].l].sz-a[a[lx_root].l].sz;
        if(sum>=k)
        {
            r=m;
            for(i=lx;i;i-=i&-i)
                use[i]=a[use[i]].l;
            for(i=rx;i;i-=i&-i)
                use[i]=a[use[i]].l;
            lx_root=a[lx_root].l;
            rx_root=a[rx_root].l;
        }
        else
        {
            l=m+1;
            k-=sum;
            for(i=lx;i;i-=i&-i)
                use[i]=a[use[i]].r;
            for(i=rx;i;i-=i&-i)
                use[i]=a[use[i]].r;
            lx_root=a[lx_root].r;
            rx_root=a[rx_root].r;
        }
    }
    return l;
}
void hash1()
{
    sort(b,b+lagen);
    sz=unique(b,b+lagen)-b;
}
int find_index(int x)
{
    return lower_bound(b,b+sz,x)-b;
}
vector<question>w;
int main()
{
    int T,i;
    cin>>T;
    while(T--)
    {
    	tot=lagen=0;
        cin>>n>>m;
        for(i=1;i<=n;i++)
            scanf("%d",&v[i]),b[lagen++]=v[i];
        question temp;
        while(m--)
        {
            getchar();
            temp.c=getchar();
            if(temp.c=='Q')
            {
                scanf("%d %d %d",&temp.i,&temp.j,&temp.k);
            }
            else
            {
                scanf("%d %d",&temp.i,&temp.j);
                b[lagen++]=temp.j;
            }
            w.push_back(temp);
        }
        hash1();
        t[0]=build(1,sz);
        for(i=1;i<=n;i++)
        {
            t[i]=update(t[i-1],find_index(v[i]),1);
            s[i]=t[0];
        }

        for(i=0;i<w.size();i++)
        {
            if(w[i].c=='Q')
            {
                printf("%d\n",b[ask(w[i].i-1,w[i].j,w[i].k)]);
            }
            else
            {
                add(w[i].i,find_index(v[w[i].i]),-1);
                add(w[i].i,find_index(w[i].j),1);
                v[w[i].i]=w[i].j;
            }
        }
        w.clear();
    }
}

查詢區間不同值的個數

樹狀陣列可以離線搞,先把所有查詢存下來,然後按照右端點的值排序,樹狀陣列存的值為0或1,表示這個下標有沒有值,開一個標記陣列,保證處理過程中原陣列每個元素只出現一次

#include<bits/stdc++.h>
#define eps 1e-9
#define PI 3.141592653589793
#define bs 1000000007
#define bsize 256
#define MEM(a) memset(a,0,sizeof(a))
typedef long long ll;
using namespace std;
const int maxn=30005,maxm=200005;
struct question
{
	int l,r,index;
	bool operator<(const question a)const
	{
		if(r==a.r)
		return l<a.l;
		return r<a.r;
	}
}query[maxm];
int n,f[maxn],a[maxn],ans[maxm],book[1000005];
int add(int x,int k)
{
	while(x<=n)
	{
		f[x]+=k;
		x+=x&-x;
	}
}
int sum(int x)
{
	int ans=0;
	while(x)
	{
		ans+=f[x];
		x-=x&-x;
	}
	return ans;
}
int main()
{
	cin>>n;
	int i,q;
	for(i=1;i<=n;i++)
		scanf("%d",&a[i]);
	cin>>q;
	for(i=0;i<q;i++)
	{
		scanf("%d %d",&query[i].l,&query[i].r);
		query[i].index=i;
	}
	sort(query,query+q);
	int now=0;
	for(i=1;i<=n&&now<q;i++)
	{
		if(book[a[i]])
		add(book[a[i]],-1);
		add(i,1);
		book[a[i]]=i;
		while(query[now].r<=i&&now<q)
		{
			ans[query[now].index]=sum(query[now].r)-sum(query[now].l-1);
			now++;
		}
	}
	for(i=0;i<q;i++)
		printf("%d\n",ans[i]);
	return 0;
}

主席樹可以實現線上搞,每個節點儲存的線段樹存的資訊為每個點的值,也是1或0,使用標記陣列記錄此數之前出現的位置(下標),我當前節點的線段樹,和前一個節點有許多公共使用的部分,這樣更新數值所在的新的位置,也就是現在所在的下標,在把標記數組裡記錄的這個值上一個位置給賦零,這樣當前節點的線段樹就記錄了當前位置和左邊任意位置之間不同數的個數、
#include<bits/stdc++.h>
#define eps 1e-9
#define PI 3.141592653589793
#define bs 1000000007
#define bsize 256
#define MEM(a) memset(a,0,sizeof(a))
typedef long long ll;
using namespace std;
const int maxn=30005,maxm=200005;
struct node
{
	int l,r,sz;
}a[100*maxn];
int book[1000005],tot=0,t[maxn],n,v[maxn];
int build(int l,int r)
{
	int root=tot++;
	a[root].sz=0;
	int m=(l+r)>>1;
	if(l!=r)
	{
		a[root].l=build(l,m);
		a[root].r=build(m+1,r);
	}
	return root;
}
int update(int root,int x,int k)
{
	int l=1,r=n;
	int now=tot++;
	int m,temp=now;
	a[now].sz=a[root].sz+k;
	while(l<r)
	{
		m=(l+r)>>1;
		if(x<=m)
		{
		    a[now].r=a[root].r;
		    a[now].l=tot++;
			now=a[now].l;
			root=a[root].l;
			r=m;
		}
		else
		{
		    a[now].l=a[root].l;
		    a[now].r=tot++;
			now=a[now].r;
			root=a[root].r;
			l=m+1;
		}
		a[now].sz=a[root].sz+k;
	}
	return temp;
}
int ask(int root,int x)
{
	int l=1,r=n,m;
	int ans=a[root].sz;
	while(l<r)
	{
		m=(l+r)>>1;
		if(x<=m)
		{
			root=a[root].l;
			r=m;
		}
		else
        {
            ans-=a[a[root].l].sz;
            root=a[root].r;
            l=m+1;
        }
	}
	return ans;
}
int main()
{
	cin>>n;
	int i,q;
	t[0]=build(1,n);
	for(i=1;i<=n;i++)
	{
		scanf("%d",&v[i]);
		if(book[v[i]])
        {

            t[i]=update(t[i-1],book[v[i]],-1);
            t[i]=update(t[i],i,1);
        }
        else
            t[i]=update(t[i-1],i,1);
		book[v[i]]=i;
	}
	cin>>q;
	int l,r;
	for(i=0;i<q;i++)
	{
		scanf("%d %d",&l,&r);
		printf("%d\n",ask(t[r],l));
	}
	return 0;
 }

還有一個類似的例題,查詢區間不同數的個數,不過加了一些操作強制了線上查詢,不能使用樹狀陣列

#include<bits/stdc++.h>
#define eps 1e-9
#define PI 3.141592653589793
#define bs 1000000007
#define bsize 256
#define MEM(a) memset(a,0,sizeof(a))
typedef long long ll;
using namespace std;
const int maxn=200005;
struct node
{
	int l,r,sz;
}a[50*maxn];
int book[maxn],tot=0,t[maxn],n,v[maxn],ans[maxn];
int build(int l,int r)
{
	int root=tot++;
	a[root].sz=0;
	int m=(l+r)>>1;
	if(l!=r)
	{
		a[root].l=build(l,m);
		a[root].r=build(m+1,r);
	}
	return root;
}
int update(int root,int x,int k)
{
	int l=1,r=n;
	int now=tot++;
	int m,temp=now;
	a[now].sz=a[root].sz+k;
	while(l<r)
	{
		m=(l+r)>>1;
		if(x<=m)
		{
		    a[now].r=a[root].r;
		    a[now].l=tot++;
			now=a[now].l;
			root=a[root].l;
			r=m;
		}
		else
		{
		    a[now].l=a[root].l;
		    a[now].r=tot++;
			now=a[now].r;
			root=a[root].r;
			l=m+1;
		}
		a[now].sz=a[root].sz+k;
	}
	return temp;
}
int ask(int root,int x)
{
	int l=1,r=n,m;
	int ans=0;
	while(l<r)
	{
		m=(l+r)>>1;
		if(x<m)
		{
			root=a[root].l;
			r=m;
		}
		else
        {
            ans+=a[a[root].l].sz;
            root=a[root].r;
            l=m+1;
        }
	}
	return ans;
}
int solve(int root,int x)
{
    int temp=ask(root,x);
    int k=(temp+1)/2;
    int l=1,r=n,m;
    while(l<r)
    {
        m=(l+r)>>1;
        if(a[a[root].l].sz>=k)
        {
            root=a[root].l;
            r=m;
        }
        else
        {
            k-=a[a[root].l].sz;
            root=a[root].r;
            l=m+1;
        }
    }
    return l;
}
int main()
{
    int T,i,q;
    cin>>T;
    for(int tcase=1;tcase<=T;tcase++)
    {
        tot=0;
        memset(book,0,sizeof(book));
        cin>>n>>q;
        t[n+1]=build(1,n);
        for(i=1;i<=n;i++)
            scanf("%d",&v[i]);
        for(i=n;i>=1;i--)
        {
            if(book[v[i]])
            {
                t[i]=update(t[i+1],book[v[i]],-1);
                t[i]=update(t[i],i,1);
            }
            else
                t[i]=update(t[i+1],i,1);
            book[v[i]]=i;
        }
        int l,r,le,ri;
        ans[0]=0;
        for(i=1;i<=q;i++)
        {
            scanf("%d %d",&le,&ri);
            l=min((ans[i-1]+le)%n+1,(ans[i-1]+ri)%n+1);
            r=max((ans[i-1]+le)%n+1,(ans[i-1]+ri)%n+1);
            ans[i]=solve(t[l],r);
        }
        printf("Case #%d:",tcase);
        for(i=1;i<=q;i++)
        {
            printf(" %d",ans[i]);
        }
        cout<<endl;
    }
    return 0;
 }




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