• 关于使用lazytag的线段树两种查询方式的比较研究


    说到线段树,想来大家并不陌生——最基本的思路就是将其规划成块,然后只要每次修改时维护一下即可。

    但是尤其是涉及到区间修改时,lazytag的使用往往能够对于程序的质量起到决定性作用(Ex:一般JSOI2008左右的线段树题目,如果有区间修改的话,那么假如普普通通的一个个修改的话,那么一般30分左右,甚至更少;而有了神奇的lazytag,只要别的地方写的还算基本到位,一般就Accept了)

    lazytag的基本思想也就是在需要修改的区间打上标记,然后下次动态维护标记和真正值之间的关系,然后查询或者下一个修改操作涉及此区间时,进行进一步维护。

    于是,此时就存在两种不同的查询操作了(此处以BZOJ1798为例)

    方案一:当查询过程中,遇到了带有标记的点,则将其记录下来(即并入综合的修改参数里面),然后当刚好找到合适区间是,再操作之

    1 function cal(z,x,y,l,r:longint;d:vet):int64;inline;
    2          var d1:vet;
    3          begin
    4               if l>r then exit(0);
    5               d1:=merge(b[z],d);
    6               if (x=l) and (y=r) then exit(((a[z]*d1.a0) mod p+(d1.a1*((r-l+1) mod p)) mod p) mod p);
    7               exit((cal(z*2,x,(x+y) div 2,l,min((x+y) div 2,r),d1)+cal(z*2+1,(x+y) div 2+1,y,max((x+y) div 2+1,l),r,d1)) mod p);
    8          end;

    这个方案在操作时,实际上并没有动任何的标记,直接通过现有的标记求出了值

    方案二:查询过程中遇到标记点的话,则将其扩展下去,保证一路下来都不存在标记点,然后到地方了之后直接返回数值

    1 function cal(z,x,y,l,r:longint):int64;inline;
    2          begin
    3               if l>r then exit(0);
    4               ext(z,x,y);
    5               if (x=l) and (y=r) then exit(a[z]);
    6               exit((cal(z*2,x,(x+y) div 2,l,min((x+y) div 2,r))+cal(z*2+1,(x+y) div 2+1,y,max((x+y) div 2+1,l),r)) mod p);
    7          end;

    附:ext操作和merge操作

     1 function merge(d1,d2:vet):vet;inline;
     2          var d3:vet;
     3          begin
     4               d3:=d1;
     5               d3.a0:=d3.a0 mod p;d3.a1:=d3.a1 mod p;
     6               d2.a0:=d2.a0 mod p;d2.a1:=d2.a1 mod p;
     7               d3.a0:=(d3.a0*d2.a0) mod p;
     8               d3.a1:=((d3.a1*d2.a0) mod p+d2.a1) mod p;
     9               exit(d3);
    10          end;
    11 procedure ext(z,x,y:longint);inline;
    12           begin
    13                a[z]:=((a[z]*b[z].a0) mod p+(b[z].a1*((y-x+1) mod p)) mod p) mod p;
    14                b[z*2]:=merge(b[z*2],b[z]);
    15                b[z*2+1]:=merge(b[z*2+1],b[z]);
    16                b[z].a0:=1;b[z].a1:=0;
    17           end;

    此方法比较直观,比较好想,但是看样子好多标记其实被操作了

    好了,现在看下时间对比:(注:此两个程序中除了cal函数不一样其他均一样)

    方案一:

    方案二:(这个里面方案一的cal函数是通过{}注释掉的,所以代码会多出来那么些)

    空间上差不多(phile:这不显然的么呵呵呵),时间上方案一要快,原因其实还是因为方案一并没有涉及到修改标记的操作,而方案二涉及了,而且尤其对于tag很密集的树,操作更是会较为复杂。还有方案二虽然更加直观易想,但是代码其实并没有缩减,两者代码复杂度几乎一样。所以综合而言,方案一更加划算么么哒

    下面附上BZOJ1798代码

      1 /**************************************************************
      2     Problem: 1798
      3     User: HansBug
      4     Language: Pascal
      5     Result: Accepted
      6     Time:22432 ms
      7     Memory:31492 kb
      8 ****************************************************************/
      9  
     10 type
     11     vet=record
     12               a0,a1:int64;
     13     end;
     14 var
     15    i,j,k,l,m,n,a2,a3,a4:longint;
     16    p:int64;
     17    a,c:array[0..1000000] of int64;
     18    b:array[0..1000000] of vet;
     19    d,d1:vet;
     20 procedure built(z,x,y:longint);inline;
     21           begin
     22                if x=y then
     23                   a[z]:=c[x] mod p
     24                else
     25                    begin
     26                         built(z*2,x,(x+y) div 2);
     27                         built(z*2+1,(x+y) div 2+1,y);
     28                         a[z]:=(a[z*2]+a[z*2+1]) mod p;
     29                    end;
     30                b[z].a0:=1;b[z].a1:=0;
     31           end;
     32 function max(x,y:longint):longint;inline;
     33          begin
     34               if x>y then max:=x else max:=y;
     35          end;
     36 function min(x,y:longint):longint;inline;
     37          begin
     38               if x<y then min:=x else min:=y;
     39          end;
     40 function merge(d1,d2:vet):vet;inline;
     41          var d3:vet;
     42          begin
     43               d3:=d1;
     44               d3.a0:=d3.a0 mod p;d3.a1:=d3.a1 mod p;
     45               d2.a0:=d2.a0 mod p;d2.a1:=d2.a1 mod p;
     46               d3.a0:=(d3.a0*d2.a0) mod p;
     47               d3.a1:=((d3.a1*d2.a0) mod p+d2.a1) mod p;
     48               exit(d3);
     49          end;
     50 procedure ext(z,x,y:longint);inline;
     51           begin
     52                a[z]:=((a[z]*b[z].a0) mod p+(b[z].a1*((y-x+1) mod p)) mod p) mod p;
     53                b[z*2]:=merge(b[z*2],b[z]);
     54                b[z*2+1]:=merge(b[z*2+1],b[z]);
     55                b[z].a0:=1;b[z].a1:=0;
     56           end;
     57 function op(z,x,y,l,r:longint;d:vet):int64;inline;
     58          var
     59             a3,a4:int64;
     60          begin
     61               if l>r then exit(0);
     62               ext(z,x,y);
     63               if (x=l) and (y=r) then
     64                  begin
     65                       b[z]:=d;
     66                       exit(((a[z]*((b[z].a0-1) mod p)) mod p+(b[z].a1*((r-l+1) mod p)) mod p) mod p);
     67                  end
     68               else
     69                   begin
     70                        a3:=op(z*2,x,(x+y) div 2,l,min(r,(x+y) div 2),d);
     71                        a4:=op(z*2+1,(x+y) div 2+1,y,max(l,(x+y) div 2+1),r,d);
     72                        a[z]:=(a[z]+(a3+a4) mod p) mod p;
     73                        exit((a3+a4) mod p);
     74                   end;
     75          end;
     76 {function cal(z,x,y,l,r:longint;d:vet):int64;inline;  //方案一
     77          var d1:vet;
     78          begin
     79               if l>r then exit(0);
     80               d1:=merge(b[z],d);
     81               if (x=l) and (y=r) then exit(((a[z]*d1.a0) mod p+(d1.a1*((r-l+1) mod p)) mod p) mod p);
     82               exit((cal(z*2,x,(x+y) div 2,l,min((x+y) div 2,r),d1)+cal(z*2+1,(x+y) div 2+1,y,max((x+y) div 2+1,l),r,d1)) mod p);
     83          end;     }
     84 function cal(z,x,y,l,r:longint):int64;inline;  //方案二
     85          begin
     86               if l>r then exit(0);
     87               ext(z,x,y);
     88               if (x=l) and (y=r) then exit(a[z]);
     89               exit((cal(z*2,x,(x+y) div 2,l,min((x+y) div 2,r))+cal(z*2+1,(x+y) div 2+1,y,max((x+y) div 2+1,l),r)) mod p);
     90          end;
     91  
     92 function modd(x:int64):int64;inline;
     93          begin
     94               if x>=0 then exit(x mod p);
     95               modd:=((abs(x) div p+1)*p+x) mod p;
     96          end;
     97  
     98 begin
     99      readln(n,p);
    100      for i:=1 to n do read(c[i]);
    101      readln;
    102      built(1,1,n);
    103      readln(m);
    104      for i:=1 to m do
    105          begin
    106               read(j);
    107               case j of
    108                    1:begin
    109                           readln(a2,a3,a4);
    110                           d.a0:=a4;d.a1:=0;
    111                           op(1,1,n,a2,a3,d);
    112                    end;
    113                    2:begin
    114                           readln(a2,a3,a4);
    115                           d.a0:=1;d.a1:=a4;
    116                           op(1,1,n,a2,a3,d);
    117                    end;
    118                    3:begin
    119                           readln(a2,a3);
    120                           writeln(modd(cal(1,1,n,a2,a3)));
    121                    end;
    122               end;
    123          end;
    124 end.
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