线段树区间求和

线段树区间求和略解

大致介绍:

线段树实质上是一种平衡二叉搜索树。
线段树区间求和的算法大致由三个部分组成,分别是:

  1. Build函数:建立一个二叉树结构,每一个叶子(或根)储存一个区间的和,我的解法是通过递归实现;
  2. Add函数(有的博客称为Update函数):实现改变一个点的数值的功能;
  3. Query函数:实现查询功能,查询某一段的和为多少。

大致这三个功能可以满足我们大多数情况的需求。
然后,开始分析每一块代码的功能吧!o(*≧▽≦)ツ
PS:详解还是看算法导论(二叉搜索树)比较靠谱。

分析:

由于初学,看完算法导论后需要借鉴别人的代码。如果这种方式不好,麻烦指出不好的地方,我会及时改正。

代码来源为kuangbin博客:ACM HDU 1166 敌兵布阵(简单的线段树)

前期准备工作

const int MAXN = 50005;
struct Node {
  int l, r;
  int nSum;
} segTree[MAXN*3];
int num[MAXN];

因为线段树是每次把区间范围除以二再分别存入左右两个子叶,按道理储存空间在原范围的基础上乘以二即可,这里却乘以三。
而我在用乘以二的方法时,却是出现了超时的状况。所以这个问题需要我在分析完后面的代码才能得到解决。
我猜测是因为储存数据的数组开小了范围导致递归无法找到值,所以出现了超时情况。

Build函数

void Build(int i, int l, int r) {
  segTree[i].l = l;
  segTree[i].r = r;
  if(l == r) {
    segTree[i].nSum = num[l];
    return;
  }
  int mid = (l + r) >> 1;
  Build(i << 1, l, mid);
  Build(i << 1 | 1, mid + 1, r);
  segTree[i].nSum = segTree[i << 1].nSum + segTree[i << 1 | 1].nSum;
}

当左边界和右边界相等时,我知道这个点是用来存储一个数字而不是区间和的,此时只需要在这个点存下对应的值并返回即可。
然后看到储存数据的方式时,之前的问题得到了解决。由于他是通过二进制的以为和或来区分左右子叶的,所以数组范围乘以二是存不下的,需要乘以三。

Add函数

void Add(int i, int t, int b) {
  segTree[i].nSum += b;
  if(segTree[i].l == t && segTree[i].r == t)
    return;
  int mid = (segTree[i].l + segTree[i].r) >> 1;
  if(t <= mid)
    Add(i << 1, t, b);
  else
    Add(i << 1 | 1, t, b);
}

首先,一个点的值加上了b值,我能肯定的是segTree[i].nSum是这个包含了这个点的区间总和肯定也会加上b,即第一行代码。
然后,第二行代码是,在左边界和右边界相等且等于改变的那个点的下标时,就可以返回了。
继续就是,类似Build函数,先取中间点,然后如果中间点大于t时,就可以改变左子叶,反之改变右子叶。这里可以自己画个二叉树模拟一下。

Query函数

int Query(int i, int l, int r) {
  if(l == segTree[i].l && r == segTree[i].r) {
    return segTree[i].nSum;
  }
  int mid = (segTree[i].l + segTree[i].r) >> 1;
  if(r <= mid)
    return Query(i << 1, l, r);
  else if(l > mid)
    return Query(i << 1 | 1, l, r);
  else
    return Query(i << 1, l, mid) + Query(i << 1 | 1, mid + 1, r);
}

查询函数就是,左右的界等于这个点的左右界时直接返回这个点的值。
要查询的范围的右边界小于中点时返回左子叶,左边界大于中点时返回右子叶。
中点处于左右子叶的中间时,返回左右子叶的和。

主函数

主函数就不分析了哈Σ(⊙▽⊙"a… 。

int main(int argc, char const *argv[])
{
  int _;
  int iCase = 0;
  int n, i;
  char str[10];
  int a, b;
  for (scanf("%d", &_); _; _--) {
    iCase++;
    scanf("%d", &n);
    for (i = 1; i <= n; i++) {
      scanf("%d", &num[i]);
    }
    Build(1, 1, n);
    printf("Case %d:\n", iCase);
    while(scanf("%s", &str)) {
      if(strcmp(str, "End") == 0)
        break;
      scanf("%d%d", &a, &b);
      if(strcmp(str, "Add") == 0)
        Add(1, a, b);
      else if(strcmp(str, "Sub") == 0)
        Add(1, a, -b);
      else
        printf("%d\n", Query(1, a, b));
    }
  }
    return 0;
}

参考:ACM博客_kuangbin:ACM HDU 1166 敌兵布阵(简单的线段树)

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