• 树状数组总结


    问题:已知数组 a[],元素个数为n,现在更改数组中某些元素的值,求更改后a数组中i到j区间内元素的和(1<=i<=j<=n)。

    对于这个问题我们当然可以用最朴素的方法来解决,从a[i]一直累加到a[j], 最坏的情况下复杂度为O(n),对于m次更改和访问来说的复杂度就会为O(m*n),当m和n较大时,复杂度就太大导致我们提交题目时就会TLE了,囧!我们可以想一下,在元素发生改变的个数是比较少的,而我们却把所有的元素都进行了一遍计算,这样其实造成了很多无谓的运算,我们就可以把和分成一个个特定的小区间进行存储,从而减少再次运算时无谓的相加。但是如果我们存任意区间的和话,当n特别大的时候,存储量就会特别大,不易更改区间里的内容。我们整理一下思路,现在已经确定了要存储一些特定区间和的想法,但是不知具体该如何存储与操作。

    如图


    我们可以发现


    首先观察c[k]中存储的是什么

    例如 c[1],把1转化为2进制后为1,右边第一个1代表的是1,从a[1] 向前数一个元素c[1]=a[1];

    c[2],2转化为2进制后为10,右边第一个1代表的是2,,从a[2]向前数两个元素   c[2]=a[1]+a[2];

    c[3],3转化为2进制之后为101,右边第一个1代表的是1,则从a[3]向前数1个元素,c[3]=a[3]

    总结一下, c[k]存的就是从a[k]开始向前数k的2进制表示中右边的第一个1代表的数字个数个元素之和。

    这样做有什么好处呢,举例分析一下例如我们对元素a[2]进行了更改,它影响到的c[]数组中的元素只有c[2]c[4]c[8]我们只需一层层的向上修改就可以了。

    例如我们求前4项的和s[4],把4转化成2进制为 100,右边的第一个1出现在第2位上代表的是4,也就是说要从a[4]向前数4个元素,即 c[4],则s[4]=c[4]。

    求前7项和s[7]的话,把7转化为2进制111,右边的第一个1出现在第0位上代表的是1,则从a[7]向前数一个元素,即c[7],c[7]=a[7].

    去掉最右边的1后变为110,右边的第一个1出现在第2位上,代表的是2,则从a[6]向前数两个元素,即c[6],c[6]=c[5]+c[6].

    再去掉最右边刚用过的那个1,变为100,右边的第一个1出现在第三位上,代表的是4,则从a[4]向前数4个元素,即c[4],c[4]=a[1]+a[2]+a[3]+a[4].

    s[7]=c[4]+c[6]+c[7],7的2进制表示为111,求和时只相加了3次.效率大大提高!应该看出来了吧,如果求s[k]的话,只需查找k的2进制表示中1出现的次数就能得到最终结果。不过千万注意进行更新时可千万不要传入的参数为0啊,因为下面i+=LowBit(i)会成为死循环哦!

    int LowBit(int t)//计算t二进制中最右边的1所代表的数字

    {

    return t&(-t);

    }

    void Modify(int i,int val)//对更改的数值进行更新,同时相应的对上层的进行更新

    {

    while(i<=n)

    {

       c[i]+=val;

       i+=LowBit(i);

    }

    }

    int sum(int i)//对前i项进行求和

    {

    int sum=0;

    while(i>0)

    {

       sum+=c[i];

       i-=LowBit(i);

    }

    return sum;

    }

    具体题目分析

    Poj2352是一道树状数组的入门题目,这道题的题意为我们省去了不少工作y坐标已经按升序,y相同时x按升序排列好了,是一道树状数组的裸题,直接用树状数组可得。源代码

    hi.baidu.com/%D0%DC%C3%A8yingcai/blog/item/89c271f2cc620ba3a50f525b.html

    Poj2481这道题就是比2352多加了排序,和查询。可以先按y从小到大,y相等时再按x从大到小排序!然后从后向前扫描,记录i之前所有的j区间Sj<Si的个数。源代码

    hi.baidu.com/%D0%DC%C3%A8yingcai/blog/item/96ca9f141b55f65df2de32eb.html

    Poj3321 首先建树(我采用的是邻接表), 然后DFS先根遍历该树, 对每个节点记录其最近序号(按照遍历顺序重新编号)和其子树的最小最大序号(也就是标记一棵树遍历的第一个和最后一个节点的遍历序号st, ed).剩下的就可以是典型的树状数组处理了.如:统计一个节点为根的树中apple数目时, 直接计算到st-, ed的和然后相减即可.源代码

    http://hi.baidu.com/%D0%DC%C3%A8yingcai/blog/item/88c70b26907ac327d5074225.html

    Poj1195前边都是一维树状数组,这道题变为了二维数组,其实本质并没有什么变化,直接变为二维即可源代码

    hi.baidu.com/%D0%DC%C3%A8yingcai/blog/item/902dc1cceba1af0f93457e5f.html

    Poj3067比1195更深了一步,需要一个思维的转化,将两个岛上的城市用一矩阵的行和列来表示,如果出现两个城市建桥的话,就标记该点为1,没有桥的标记为0

    0 0 0 1
    0 0 1 0
    1 1 0 0

    当某个点为1的时候,那么其右上方1的个数就是该点表示的线段交点数,代码中有一简单的转换,留给读者自己思考了啊,源代码

    hi.baidu.com/%D0%DC%C3%A8yingcai/blog/item/787544219f5fc65e9922edec.html

    敬请大牛指点,感激不尽!

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