SegmentTree线段树 从入门到进阶

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SegmentTree线段树 从入门到进阶

2023-03-31 08:59| 来源: 网络整理| 查看: 265

线段树是什么??线段树怎么写??

如果你在考提高组前一天还在问这个问题,那么你会与一等奖失之交臂;如果你还在冲击普及组一等奖,那么这篇博客会浪费你人生中宝贵的5~20分钟。

上面两句话显而易见,线段树这个数据结构是一个从萌新到正式OI选手的过渡,是一个非常重要的算法,也是一个对于萌新来说较难的算法。不得不说,我学习了这个算法5遍左右才有勇气写的这篇博客。

但是,对于OI正式选手来说,线段树不是算法,应该是一种工具。她能把一些对于区间(或者线段)的修改、维护,从O(N)的时间复杂度变成O(logN)。

废话不说,这篇博客会分为四部:

第一部:线段树概念引入

第二部:简单(无pushdown)的线段树

第三部:区间+/-修改与查询

第四部:区间乘除修改与查询

 总结

第一部 概念引入

线段树是一种二叉树,也就是对于一个线段,我们会用一个二叉树来表示。比如说一个长度为4的线段,我们可以表示成这样:

 

这是什么意思呢? 如果你要表示线段的和,那么最上面的根节点的权值表示的是这个线段1~4的和。根的两个儿子分别表示这个线段中1~2的和,与3~4的和。以此类推。

然后我们还可以的到一个性质:节点i的权值=她的左儿子权值+她的右儿子权值。因为1~4的和就是等于1~2的和+2~3的和。

根据这个思路,我们就可以建树了,我们设一个结构体tree,tree[i].l和tree[i].r分别表示这个点代表的线段的左右下标,tree[i].sum表示这个节点表示的线段和。

我们知道,一颗二叉树,她的左儿子和右儿子编号分别是她*2和她*2+1

再根据刚才的性质,得到式子:tree[i].sum=tree[i*2].sum+tree[i*2+1].sum;就可以建一颗线段树了!代码如下:

inline void build(int i,int l,int r){//递归建树 tree[i].l=l;tree[i].r=r; if(l==r){//如果这个节点是叶子节点 tree[i].sum=input[l]; return ; } int mid=(l+r)>>1; build(i*2,l,mid);//分别构造左子树和右子树 build(i*2+1,mid+1,r); tree[i].sum=tree[i*2].sum+tree[i*2+1].sum;//刚才我们发现的性质return ; }

嗯,这就是线段树的构建,你可能会问为什么要开好几倍的内存去储存一条线段。这是因为我们还没有让这个过大的数组干一些实事,那么什么是实事呢?让我们进入下一部(在你看懂这一部的情况下)

第二部 简单(无pushdown)的线段树

1、单点修改,区间查询

其实这一章开始才是真正的线段树,我们要用线段树干什么?答案是维护一个线段(或者区间),比如你想求出一个1~100区间中,4~67这些元素的和,你会怎么做?朴素的做法是for(i=4;i=l && tree[i].r=l) s+=search(i*2,l,r);//如果这个区间的左儿子和目标区间又交集,那么搜索左儿子 if(tree[i*2+1].l



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