线段树与树状数组

一:线段树问题(单点与区间)

1:线段树问题 (单点修改,区间内单点询问)(题目链接)

 

Problem Description

很多学校流行一种比较的习惯。老师们很喜欢询问,从某某到某某当中,分数最高的是多少。
这让很多学生很反感。

不管你喜不喜欢,现在需要你做的是,就是按照老师的要求,写一个程序,模拟老师的询问。当然,老师有时候需要更新某位同学的成绩。

 

 

Input

本题目包含多组测试,请处理到文件结束。
在每个测试的第一行,有两个正整数 N 和 M ( 0 学生ID编号分别从1编到N。
第二行包含N个整数,代表这N个学生的初始成绩,其中第i个数代表ID为i的学生的成绩。
接下来有M行。每一行有一个字符 C (只取'Q'或'U') ,和两个正整数A,B。
当C为'Q'的时候,表示这是一条询问操作,它询问ID从A到B(包括A,B)的学生当中,成绩最高的是多少。
当C为'U'的时候,表示这是一条更新操作,要求把ID为A的学生的成绩更改为B。

 

 

Output

对于每一次询问操作,在一行里面输出最高成绩。

 

 

Sample Input

 

5 6 1 2 3 4 5 Q 1 5 U 3 6 Q 3 4 Q 4 5 U 2 9 Q 1 5

 

 

Sample Output

 
5 6 5 9

Hint

Huge input,the C function scanf() will work better than cin

注意:1:此题要用scanf输入,不然会超时

           2:此题scanf后要用getchar()接受换行符,不然会超时

#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
using namespace std;
#define INF 0x3f3f3f3f
typedef long long ll;

//定义节点信息的结构体 
struct node{
	//左端点,右端点,区间的和,区间里的最大值,懒惰标记(此题中只需有l,r,max_s即可) 
	ll l,r,sum,max_s,lazy;
};
//申请线段树数组 
node a[800001];
//申请各个学生的成绩数组 
ll num[200001];
//更新函数,参数为线段树的节点 ,用于回溯 
void update(ll k){
	a[k].sum=a[k<<1].sum+a[k<<1|1].sum;//用左孩子和右孩子更新父亲 
	a[k].max_s=max(a[k<<1].max_s,a[k<<1|1].max_s); //取左孩子和右孩子的最大值的最大值 
}
//建线段树,参数为节点,左右端点 
void build(ll l,ll r,ll k){
	a[k].l=l;a[k].r=r;//初始化节点的左右端点
	//退出递归的条件时到叶节点 
	if(l==r){
		a[k].max_s=a[k].sum=num[l];
		return ;
	}
	//分治的思路,递归左孩子和右孩子 
	ll mid=(l+r)>>1;
	build(l,mid,k<<1);
	build(mid+1,r,k<<1|1);
	update(k);//回溯过程更新a[k]的信息 
	return ;
}
//单点修改,参数是节点k,位置x,修改后的y; 
void change(ll k,ll x,ll y){
	if(a[k].l==a[k].r){
		a[k].max_s=a[k].sum=y;
		return ;
	}
	ll mid=(a[k].l+a[k].r)>>1;
	//判断x和mid的关系 
	if(x<=mid){
		change(k<<1,x,y);
	}
	else change(k<<1|1,x,y);
	update(k);//回溯更新 
}
//询问区间的单点最大值 
ll query(ll k,ll x,ll y){
	if(a[k].l>=x&&a[k].r<=y){
		return a[k].max_s;
	}
	ll mid=(a[k].l+a[k].r)>>1;
	//判断区间[x,y]和[a[k].l,a[k].r]的关系
	//注意 mid和x的比较特点。 
	if(mid=x){//x有取等 
		return max(query(k<<1,x,mid),query(k<<1|1,mid+1,y));
	}
	if(mid>=y){//y有取等 
		return query(k<<1,x,y);
	}
	if(mid

 

 

  2:线段树(区间修改(更换数据),区间访问,传递懒惰标志)题目链接

 

 

Problem Description

In the game of DotA, Pudge’s meat hook is actually the most horrible thing for most of the heroes. The hook is made up of several consecutive metallic sticks which are of the same length.
 

线段树与树状数组_第1张图片



Now Pudge wants to do some operations on the hook.

Let us number the consecutive metallic sticks of the hook from 1 to N. For each operation, Pudge can change the consecutive metallic sticks, numbered from X to Y, into cupreous sticks, silver sticks or golden sticks.
The total value of the hook is calculated as the sum of values of N metallic sticks. More precisely, the value for each kind of stick is calculated as follows:

For each cupreous stick, the value is 1.
For each silver stick, the value is 2.
For each golden stick, the value is 3.

Pudge wants to know the total value of the hook after performing the operations.
You may consider the original hook is made up of cupreous sticks.

 

 

Input

The input consists of several test cases. The first line of the input is the number of the cases. There are no more than 10 cases.
For each case, the first line contains an integer N, 1<=N<=100,000, which is the number of the sticks of Pudge’s meat hook and the second line contains an integer Q, 0<=Q<=100,000, which is the number of the operations.
Next Q lines, each line contains three integers X, Y, 1<=X<=Y<=N, Z, 1<=Z<=3, which defines an operation: change the sticks numbered from X to Y into the metal kind Z, where Z=1 represents the cupreous kind, Z=2 represents the silver kind and Z=3 represents the golden kind.

 

 

Output

For each case, print a number in a line representing the total value of the hook after the operations. Use the format in the example.

 

 

Sample Input

 

1 10 2 1 5 2 5 9 3

 

 

Sample Output

注意:懒惰传递,区间更新,建立线段树,区间修改,区间访问

Case 1: The total value of the hook is 24.

#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
using namespace std;

typedef long long ll;
struct node{
	ll l,r,sum,lazy;
}a[400000];
ll num[100001];
//update和前面同理 
void update(ll k){
	a[k].sum=a[k<<1].sum+a[k<<1|1].sum;
	return ;
}
//putdown模板,传递懒惰标记 
void pushdown(ll k){
	if(a[k].lazy==0){
		return ;
	}
	a[k<<1].sum=(a[k<<1].r-a[k<<1].l+1)*a[k].lazy;
	a[k<<1|1].sum=(a[k<<1|1].r-a[k<<1|1].l+1)*a[k].lazy;
	a[k<<1].lazy=a[k<<1|1].lazy=a[k].lazy;
	a[k].lazy=0;
}
//建线段树 
void build(ll k,ll l,ll r){
	a[k].l=l;
	a[k].r=r;
	a[k].lazy=0;//初始化lazy,懒惰标记 
	if(l==r){
		a[k].sum=1;
		return ;
	}
	ll mid=(a[k].l+a[k].r)>>1;
	build(k<<1|1,mid+1,r);
	build(k<<1,l,mid);
	update(k);
	return ;
}
//区间修改,k节点,区间[x,y],全部元素换成z; 
void change(ll k,ll x,ll y,ll z){
	if(a[k].l>=x&&a[k].r<=y){
		a[k].sum=(a[k].r-a[k].l+1)*z;//区间长度乘以z是区间的和 
		a[k].lazy=z;//懒惰标记标记为z 
		return ;
	}
	pushdown(k);//传递懒惰标记,保证后面的子区间保存的数是正确的 
	ll mid=(a[k].r+a[k].l)>>1;
	if(y>mid){
		change(k<<1|1,x,y,z);
	}
	if(x<=mid){
		change(k<<1,x,y,z);
	}
	update(k);//回溯更新 
	pushdown(k);//这句可有可无 
}
//区间询问,返回指定区间[l,r]的区间总和 
//本题中可以不需要区间访问,因为题目让求[1,n]的总和,可直接有a[1].sum即可; 
ll query(ll k,ll l,ll r){	
	pushdown(k);//同上 
	if(a[k].l>=l&&a[k].r<=r){
		return a[k].sum;
	}
	ll x=0;//用x保存[l,r]的各子区间的总和 
	ll mid=(a[k].l+a[k].r)>>1;
	if(r>mid){
		x+=query(k<<1|1,l,r);
	}
	if(l<=mid){
		x+=query(k<<1,l,r); 
	}
	return x;
}

int main(){
	ll t,cnt=1;
	scanf("%lld",&t);
	while(t--){
		ll n;
		scanf("%lld",&n);
		build(1,1,n);
		ll m;
		scanf("%lld",&m);
		while(m--){
			ll x,y,z;
			scanf("%lld %lld %lld",&x,&y,&z);
			change(1,x,y,z);
		}
		printf("Case %lld: The total value of the hook is %lld.\n",cnt++,a[1].sum);
	}
	return 0;
}

 

3:线段树(区间修改(累加数据),区间访问,传递懒惰标志)题目链接

A Simple Problem with Integers

Time Limit: 5000MS   Memory Limit: 131072K
Total Submissions: 165482   Accepted: 50987
Case Time Limit: 2000MS

Description

You have N integers, A1, A2, ... , AN. You need to deal with two kinds of operations. One type of operation is to add some given number to each number in a given interval. The other is to ask for the sum of numbers in a given interval.

Input

The first line contains two numbers N and Q. 1 ≤ N,Q ≤ 100000.
The second line contains N numbers, the initial values of A1, A2, ... , AN. -1000000000 ≤ Ai ≤ 1000000000.
Each of the next Q lines represents an operation.
"C a b c" means adding c to each of AaAa+1, ... , Ab. -10000 ≤ c ≤ 10000.
"Q a b" means querying the sum of AaAa+1, ... , Ab.

Output

You need to answer all Q commands in order. One answer in a line.

Sample Input

10 5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Q 4 4
Q 1 10
Q 2 4
C 3 6 3
Q 2 4

Sample Output

4
55
9
15

Hint

The sums may exceed the range of 32-bit integers.

#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
using namespace std;

typedef long long ll;

struct node{
	ll l,r,sum,lazy;
}a[400000]; 
ll num[100001];
void update(ll k){
	a[k].sum=a[k<<1].sum+a[k<<1|1].sum;
	return ;
}
//在pushdown函数中和上一种区间修改有很大不同 
void pushdown(ll k){
	if(a[k].lazy==0)
	return ;//退出条件不要忘记,老是忘 
	a[k<<1].sum+=(a[k<<1].r-a[k<<1].l+1)*a[k].lazy;
	a[k<<1|1].sum+=(a[k<<1|1].r-a[k<<1|1].l+1)*a[k].lazy;
	//不同点开始,左右孩子的懒惰标志累加上父亲的懒惰标志
	//不是直接赋值 
	a[k<<1].lazy+=a[k].lazy; 
	a[k<<1|1].lazy+=a[k].lazy;
	a[k].lazy=0;//继续让父亲的懒惰标志清零 
}
//同上 
void build(ll k,ll l,ll r){
	a[k].l=l;
	a[k].r=r;
	a[k].lazy=0;
	if(l==r){
		a[k].sum=num[l];
		return ;
	}
	ll mid=(a[k].l+a[k].r)>>1;
	build(k<<1,l,mid);
	build(k<<1|1,mid+1,r);
	update(k);
	return ;
}
//注意 
void change(ll k,ll x,ll y,ll z){
	if(a[k].l>=x&&a[k].r<=y){
		a[k].sum+=(a[k].r-a[k].l+1)*z;
		a[k].lazy+=z;//这里必须也是累加,不能直接覆盖 
		return ;
	}
	pushdown(k);
	ll mid=(a[k].l+a[k].r)>>1;
	if(y>mid){
		change(k<<1|1,x,y,z);
	}
	if(x<=mid){
		change(k<<1,x,y,z);
	}
	update(k);
	pushdown(k);
	return ;
}
//同上 
ll query(ll k,ll x,ll y){
	if(a[k].l>=x&&a[k].r<=y){
		return a[k].sum;
	}
	ll mid=(a[k].l+a[k].r)>>1;
	pushdown(k);
	ll sum=0;
	if(y>mid){
		sum+=query(k<<1|1,x,y);
	}
	if(x<=mid){
		sum+=query(k<<1,x,y);
	}
	return sum;
}
int main(){
	ll n,m;
	scanf("%lld %lld",&n,&m);
	for(ll i=1;i<=n;i++){

		scanf("%lld",&num[i]);
	}
	build(1,1,n);//建线段树 
	getchar();
	char c;
	ll x,y,z;
	while(m--){
		scanf("%c",&c);
		getchar();
		if(c=='C'){
			scanf("%lld %lld %lld",&x,&y,&z);
			getchar();
			change(1,x,y,z);
			continue;
		}
		scanf("%lld %lld",&x,&y);
		getchar();
		printf("%lld\n",query(1,x,y));
	}
	return 0;
}

二:树状数组(适用于求区间的和问题)题目链接

C国的死对头A国这段时间正在进行军事演习,所以C国间谍头子Derek和他手下Tidy又开始忙乎了。A国在海岸线沿直线布置了N个工兵营地,Derek和Tidy的任务就是要监视这些工兵营地的活动情况。由于采取了某种先进的监测手段,所以每个工兵营地的人数C国都掌握的一清二楚,每个工兵营地的人数都有可能发生变动,可能增加或减少若干人手,但这些都逃不过C国的监视。 
中央情报局要研究敌人究竟演习什么战术,所以Tidy要随时向Derek汇报某一段连续的工兵营地一共有多少人,例如Derek问:“Tidy,马上汇报第3个营地到第10个营地共有多少人!”Tidy就要马上开始计算这一段的总人数并汇报。但敌兵营地的人数经常变动,而Derek每次询问的段都不一样,所以Tidy不得不每次都一个一个营地的去数,很快就精疲力尽了,Derek对Tidy的计算速度越来越不满:"你个死肥仔,算得这么慢,我炒你鱿鱼!”Tidy想:“你自己来算算看,这可真是一项累人的工作!我恨不得你炒我鱿鱼呢!”无奈之下,Tidy只好打电话向计算机专家Windbreaker求救,Windbreaker说:“死肥仔,叫你平时做多点acm题和看多点算法书,现在尝到苦果了吧!”Tidy说:"我知错了。。。"但Windbreaker已经挂掉电话了。Tidy很苦恼,这么算他真的会崩溃的,聪明的读者,你能写个程序帮他完成这项工作吗?不过如果你的程序效率不够高的话,Tidy还是会受到Derek的责骂的. 

Input

第一行一个整数T,表示有T组数据。 
每组数据第一行一个正整数N(N<=50000),表示敌人有N个工兵营地,接下来有N个正整数,第i个正整数ai代表第i个工兵营地里开始时有ai个人(1<=ai<=50)。 
接下来每行有一条命令,命令有4种形式: 
(1) Add i j,i和j为正整数,表示第i个营地增加j个人(j不超过30) 
(2)Sub i j ,i和j为正整数,表示第i个营地减少j个人(j不超过30); 
(3)Query i j ,i和j为正整数,i<=j,表示询问第i到第j个营地的总人数; 
(4)End 表示结束,这条命令在每组数据最后出现; 
每组数据最多有40000条命令 

Output

对第i组数据,首先输出“Case i:”和回车, 
对于每个Query询问,输出一个整数并回车,表示询问的段中的总人数,这个数保持在int以内。 

Sample Input

1
10
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Query 1 3
Add 3 6
Query 2 7
Sub 10 2
Add 6 3
Query 3 10
End 

Sample Output

Case 1:
6
33
59
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
using namespace std;

typedef long long ll;
//找x从最右边数第一个不是零的位置(不准确) 
ll lowbit(ll x){
	return x&(-x);
}
ll a[50001],c[50001],n;
//修改POS位置上的数加k 
void update(ll pos,ll k){
	while(pos<=n){
		c[pos]+=k;
		pos+=lowbit(pos);//背过,加法 
	}
}
//询问前POS项的和 
ll query(ll pos){
	ll sum=0;
	while(pos>0){
		sum+=c[pos];
		pos-=lowbit(pos);//背过,减法 
	}
	return sum;
}

int main(){
	ll t,cnt=1;
	cin>>t;
	while(t--){
		cout<<"Case "<>n;
		for(ll i=1;i<=n;i++){
			cin>>a[i];
		}
//		C[i] = A[i - 2^k+1] + A[i - 2^k+2] + ... + A[i];  
//      k为i的二进制中从最低位到高位连续零的长度
		for(ll i=1;i<=n;i++){
			ll k=lowbit(i);//其实lowbit(i)就是2^k 
			for(ll cnt=1;cnt<=k;cnt++){
				c[i]+=a[i-k+cnt];//利用上边的推导式计算出树状数组 
			}
		}
		string s;
		while(1){
			cin>>s;
			ll i,j;
			if(s=="End"){
				break;
			}
			if(s=="Add"){
				cin>>i>>j;
				update(i,j);
				continue;
			}
			if(s=="Sub"){
				cin>>i>>j;
				update(i,-j);
				continue;
			}
			cin>>i>>j;
			cout<

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