线段树 - 区间修改 - 最大值

最大值(区间修改)
总时间限制: 10000ms 单个测试点时间限制: 1000ms 内存限制: 65536kB
描述
在N(1<=n<=100000)个数A1…An组成的序列上进行M(1<=m<=100000)次操作,操作有两种:
(1)1 LR C:表示把A[L]到A[R]增加C(C的绝对值不超过10000);
(2)2 LR:询问A[L]到A[R]之间的最大值。

输入
第一行输入N(1<=N<=100000),表示序列的长度,接下来N行输入原始序列;接下来一行输入M(1<=M<=100000)表示操作的次数,接下来M行,每行为1 L R C或2 L R

输出
对于每个操作(2)输出对应的答案。

样例输入

5
1
2
3
4
5
3
2 1 4
1 1 3 3
2 3 5

样例输出

4
6

提示
保证序列中的所有的数都在longint范围

这道题是最基本的区间修改问题,并且只需要求最大值。在开始之前,我们先明确一下需要的数据和对应的含义。
我们需要一颗用于保存最大值的线段树tree和懒惰标记树lazy,lazy[i]的含义是i结点对应的区间中的每个值都加上lazy[i]。注意,假设我们只进行了一次1操作,那么此时如果lazy[i]不为0,则lazy[i*2]和lazy[i*2+1]必为0;反之,如果lazy[i*2]和lazy[i*2+1]不为0,那么lazy[i]必为0。因为在同一时刻我们只保存一个操作,如果需要我们再分解操作。我们把置lazy[i]为0并更新lazy[i*2]和lazy[i*2+1]等其他数据的操作叫做pushdown,即把操作从一个结点往下推,往下分解。
这么看来,tree的含义就是:如果tree[i]已经因pushdown更新,那么它代表i结点对应的区间中的最大值;如果没有更新,那就从树的根部开始一直更新下来。以上的含义还是相对抽象,让我们从代码中分析下。

先找题意声明一下变量:

const int maxn=100005;
int tree[maxn*3];
int lazy[maxn*3];
int n,m;

由于线段树在一开始没有任何更新操作,根据定义它就代表对应区间的最大值,跟点修改线段树一样,没有特殊含义,所以我们可以递归输入建树:

void build(int node=1, int l=1, int r=n)
{
    if(l==r)
    {
        scanf("%d",&tree[node]);
        return;
    }
    int mid=(l+r)/2;
    build(node<<1, l, mid);
    build((node<<1)+1, mid+1, r);
    tree[node]=std::max(tree[node<<1], tree[(node<<1)+1]);
}

这个代码应在输入n之后,输入m之前运行,没什么好说的。

然后是操作1,我们姑且叫它change函数吧。为了节省一点栈空间,我们把待修改区间和增加的值声明为全局变量:

int g_L,g_R,g_Add;
void change(int node=1, int l=1, int r=n)
{
    if(g_L<=l && r<=g_R)
    {
        tree[node]+=g_Add; //这个结点对应线段的所有点都加上了g_Add,所以最大值也加g_Add 
        lazy[node]+=g_Add; //我们只操作这个结点,而不递归传下去,因为这时我们传下去了也用不到,所以通过lazy保存结点对应线段每个点的增加值 
        return;
    }
    int mid=(l+r)/2;
    int lc=node<<1;
    int rc=(node<<1)+1;
    //现在要更新子结点了对吧,既然子结点的最大值还没有加上g_Add,那我们怎么知道加了后的值是多少呢? 
    pushdown(node); //那就更新它,把lazy记号推下去 
    if(g_L<=mid)
        change(lc, l, mid);
    if(g_R>mid)
        change(rc, mid+1, r);
    tree[node]=std::max(tree[lc],tree[rc]); //记住要回来更新父结点 
}

既然已多次说道pushdown函数,就让我们来看看他的代码:

void pushdown(int node)
{
    if(lazy[node])
    {
        lazy[node<<1]+=lazy[node];
        lazy[(node<<1)+1]+=lazy[node];
        tree[node<<1]+=lazy[node];
        tree[(node<<1)+1]+=lazy[node];
        lazy[node]=0;
    }
}

注意,pushdown的实质就是把操作1分解,让子结点保存分解后的操作,这样就不必进行所有的操作,因为大部分都是无效的。除了让子结点的lazy值加上父结点(当前结点)的lazy值,子结点的最大值tree也要加上lazy值。再次强调:我们的tree保存对应区间的最大值,在正常访问tree结点时,则它已经加上了该加的值,lazy是保存子结点还没有加上的值的。多领会一下。

最后是查询操作:

//使用g_L和g_R
int query(int node=1, int l=1, int r=n)
{
    if(g_L<=l && r<=g_R)
    {
        return tree[node]; //注意tree[node]的含义:我们已经保证tree[node]已经更新,所以答案就是tree[node],不要再加上lazy[node],它是作用于子结点的 
    }
    int mid=(l+r)/2;
    int lc=node<<1;
    int rc=(node<<1)+1;
    pushdown(node); //查询时也要更新,以把加上的值记录在内 

    int ans=0x80000000;
    if(g_L<=mid)
        ans=std::max(ans, query(lc, l, mid));
    if(g_R>mid)
        ans=std::max(ans, query(rc, mid+1, r));
    return ans;
}

参考代码

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
using std::cin;
using std::cout;
using std::endl;

const int maxn=100005;
int tree[maxn*3];
int lazy[maxn*3];
int n,m;

void build(int node=1, int l=1, int r=n)
{
    if(l==r)
    {
        scanf("%d",&tree[node]);
        return;
    }
    int mid=(l+r)/2;
    build(node<<1, l, mid);
    build((node<<1)+1, mid+1, r);
    tree[node]=std::max(tree[node<<1], tree[(node<<1)+1]);
}

void pushdown(int node)
{
    if(lazy[node])
    {
        lazy[node<<1]+=lazy[node];
        lazy[(node<<1)+1]+=lazy[node];
        tree[node<<1]+=lazy[node];
        tree[(node<<1)+1]+=lazy[node];
        lazy[node]=0;
    }
}

int g_L,g_R,g_Add;
void change(int node=1, int l=1, int r=n)
{
    if(g_L<=l && r<=g_R)
    {
        tree[node]+=g_Add; //这个结点对应线段的所有点都加上了g_Add,所以最大值也加g_Add 
        lazy[node]+=g_Add; //我们只操作这个结点,而不递归传下去,因为这时我们传下去了也用不到,所以通过lazy保存结点对应线段每个点的增加值 
        return;
    }
    int mid=(l+r)/2;
    int lc=node<<1;
    int rc=(node<<1)+1;
    //现在要更新子结点了对吧,既然子结点的最大值还没有加上g_Add,那我们怎么知道加了后的值是多少呢? 
    pushdown(node); //那就更新它,把lazy记号推下去 
    if(g_L<=mid)
        change(lc, l, mid);
    if(g_R>mid)
        change(rc, mid+1, r);
    tree[node]=std::max(tree[lc],tree[rc]); //记住要回来更新父结点 
}

//使用g_L和g_R
int query(int node=1, int l=1, int r=n)
{
    if(g_L<=l && r<=g_R)
    {
        return tree[node]; //注意tree[node]的含义:我们已经保证tree[node]已经更新,所以答案就是tree[node],不要再加上lazy[node],它是作用于子结点的 
    }
    int mid=(l+r)/2;
    int lc=node<<1;
    int rc=(node<<1)+1;
    pushdown(node); //查询时也要更新,以把加上的值记录在内 

    int ans=0x80000000;
    if(g_L<=mid)
        ans=std::max(ans, query(lc, l, mid));
    if(g_R>mid)
        ans=std::max(ans, query(rc, mid+1, r));
    return ans;
}

int main()
{
    scanf("%d",&n);
    build();
    scanf("%d",&m);
    while(m--)
    {
        int operation, l, r, value;
        scanf("%d%d%d", &operation, &l, &r);

        if(operation==1)
        {
            scanf("%d", &value);
            g_L=l;
            g_R=r;
            g_Add=value;
            change();
        }
        else if(operation==2)
        {
            g_L=l;
            g_R=r;
            printf("%d\n",query());
        }
    }
    return 0;
}

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