演算法複習之 樹狀陣列

2021-06-16 05:34:45 字數 1770 閱讀 1185

早就想著把以前搞acm的演算法複習一遍,那可是瑰寶啊,一直沒時間,之前面實習就有此感慨,以前學的演算法都忘了,明日要去面個不知名的公司,準備下吧,先把樹狀陣列和trie圖複習下,明天湊合應對。

不多說,上問題:

給你乙個陣列a[n],假設存int數,對這個陣列的操作有2種:(1)修改陣列中某元素的值(2)查詢該陣列任意區間的和。見poj2481.

最樸素想法:在原陣列上操作,對於每個操作(1),修改該位置的值,對於(2)操作,遍歷陣列求和,複雜度為m+q*n(m為修改次數,q為查詢次數,n為陣列size),當n很大時無法忍受。

樹狀陣列解決此問題的複雜度為:(m+q)*log2(n);

原理:查詢某區間[a,b]的和等價於求解sum(b)-sum(a-1)(sum(k)為[1,k]的和);故轉化為求解前k項和的問題了。聯想線段樹分段處理的思想,此處不是二分,而是另一種分段方法。其實可用線段樹解決之,但沒有樹狀陣列處理簡單。開另一陣列c[n],元素c[k]儲存的值為區間[k-lowbit(k]+1,k]的和。lowbit(k)=k表示成二進位制後最右邊的位代表的十進位制數,即k能整除的最大的(2^x);舉個例子:6,表示成2進製為00000110,最右邊的位為第2位,故lowbit=2^(2-1)=2,6能整除的2的次方為2。上經典圖:

c陣列構成乙個樹狀關係:c[x]分布在 log2(lowbit(x)) 層;每個c[k]只有乙個父親節點,子節點與其父節點之間的距離為lowbit(k)。

由圖可知修改和查詢的複雜度都為log2(n);

求lowbit很巧妙:x&(x^(x-1));

x:(k1個0或1)1(k2個0)

x-1:(k1個0或1)0(k2個1)

x^(x-1):     (k1個0)1(k2個1)

x&(x^(x-1))     (k1個0)1(k2個0)//即得lowbit(x);

看了下另外乙個自己寫的原始碼:原來還有一種更簡單的lowbit求法:lowbit = x&(-x);

x:(k1個0或1)1(k2個0)

~x:(k1個1或0)0(k2個0)

-x=~x+1:        (k1個1或0)1(k2個0)

x&(-x)

(k1個0)1(k2個0)//即得lowbit(x);

類似巧妙的還有:判斷乙個數是否為2的次方if((x&-x)==x);

**如下:

int

lowbit

(int x)//位運算求lowbit(x)

void

add(

int x,int val)//修改位置x的值,val為變化值,可為+-;

}int

getsum

(int x)//求sum(x)

return result;

}

可公升級為2維及多維:
修改2維矩陣某個值,求區間[x1,y1]~[x2,y2]的和。類似,**如下:
int

lowbit

(int x)

void

add(

int x,

int y,

int det)

intgetsum

(int x,

int y)

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