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线段树用来维护区间上的信息,常见的例如维护区间和或区间最值等。
线段树,顾名思义,每个节点都代表一个线段,例如拿区间和举例,每个节点的值为其所代表的区间的所有数的和,线段树是一
个二叉树,一个八个节点的线段树长这样:
这样我们就知道了线段树最基本的东西,接下来说说代码怎么实现。
首先,维护的信息为区间和,我们用 t r e e k tree_k treek 来表示节点 k k k 所维护的区间和的值。
class Segment_tree { private: #define ls k << 1 #define rs k << 1 | 1 #define mid ((l + r) >> 1) int tree[maxn << 2], tag[maxn << 2]; //注意数组要开四倍大小 public: void pushup(int k) { //维护节点的值 tree[k] = tree[ls] + tree[rs]; } void Build(int k, int l, int r) { ...} void Add(int k, int l, int r, int v) { ...} void pushdown(int k, int l, int r) { ...} void Modify(int k, int l, int r, int x, int y, int v) { ...} int Query(int k, int l, int r, int x, int y) { ...} };
直接递归建树即可
void Build(int k, int l, int r) {
if(l == r) {
//到叶节点
tree[k] = val[l]; //val为原数组,根据题目灵活写
return;
}
Build(ls, l, mid);
Build(rs, mid + 1, r);
pushup(k); //别忘了维护
}
先来考虑单点修改,我们只需要递归找到要改的地方,修改之后递归返回维护节点的值就可以了,但是区间修改并不能一个一个改,时间复杂度太高,因此我们有一个办法,就是打标记,具体就是当当前区间完全被要修改的区间包含时,我们直接打上标记,代表这个区间内的所有数都加上一个值,然后直接返回就行了,当我们访问节点时,我们需要将标记下传,以便得到正确的值,这样我们就维护好了区间。
void Add(int k, int l, int r, int v) { //将区间内的每个数加上v,维护区间和以及标记 tag[k] += v; tree[k] += 1ll * (r - l + 1) * v; } void pushdown(int k) { if(!tag[k]) return; Add(ls, l, mid, Tag[k]); Add(rs, mid + 1, r, Tag[k]); tag[k] = 0; //标记下传后需要清零 } void Modify(int k, int l, int r, int x, int y, int v) { if(l >= x && r <= y) return Add(k, l, r, v); pushdown(k, l, r); if(x <= mid) Modify(ls, l, mid, x, y, v); if(mid < y) Modify(rs, mid + 1, r, x, y, v); pushup(k); }
类似于区间修改,如果当前区间完全被查询区间覆盖,我们就可以直接返回这个区间的和,否则递归接着向下寻找区间,我们只需要把所有和加起来即可。
int Query(int k, int l, int r, int x, int y) {
if(l >= x && r <= y) return tree[k];
pushdown(k, l, r);
int ret = 0;
if(x <= mid) ret += Query(ls, l, r, x, y);
if(y < mid) ret += Query(rs, mid + 1, r, x, y);
return ret;
}
至此线段树的基本操作就结束了,下面给出完整代码。
#include <bits/stdc++.h>
#define int long
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