樹狀陣列 lowbit

2022-05-26 20:18:09 字數 2234 閱讀 6290

看了很多大佬的部落格,每看一篇部落格懂一部分,總算是大概理解了樹狀陣列這個神奇又強大的東西;

在這裡我做個整合,把我認為好的部分摘錄下來;

參考部落格1:

參考部落格2:

下面是這兩位大佬寫的樂章合奏篇~~~~~~~~

首先,我們需要通篇以二進位制的視角來學習樹狀陣列,樹狀陣列就是應用二進位制的特點來簡化不必要的計算過程,利用位運算以實現高效的增刪改查;

說到樹狀陣列,顧名思義,這兩幅圖完全體現了它的核心思想;

首先我們搞明白樹狀陣列是用來幹嘛的,現在有乙個這樣的問題:有乙個陣列a,下標從0n-1,現在給你w次修改,q次查詢,修改的話是修改陣列中某乙個元素的值;查詢的話是查詢陣列中任意乙個區間的和;

這個問題很常見,首先分析下樸素做法的時間複雜度,修改是o(1

)'>o(1)

o(1)的時間複雜度,而查詢的話是o(n

)'>o(n)

o(n)的複雜度,總體時間複雜度為o(q

n)'>o(qn)

o(qn);可能你會想到字首和來優化這個查詢,我們也來分析下,查詢的話是o(1

)'>o(1)

o(1)的複雜度,而修改的時候修改乙個點,那麼在之後的所有字首和都要更新,所以修改的時間複雜度是o(n

)'>o(n)

o(n),總體時間複雜度還是o(q

n)'>o(qn)

o(qn)。

可以發現,兩種做法中,要麼查詢是o(1

)'>o(1)

o(1),修改是o(n

)'>o(n)

o(n);要麼修改是o(1

)'>o(1)

o(1),查詢是o(n

)'>o(n)

o(n)。那麼就有沒有一種做法可以綜合一下這兩種樸素做法,然後整體時間複雜度可以降乙個數量級呢?有的,對,就是樹狀陣列。

假設陣列a是我們增刪改查的物件,但樹狀陣列的思想維護的是 c 陣列, 從上面的圖我們可以看到,c[i]不是通常意義上的1~i 元素的和;

由圖來看看c陣列的規則,其中c8 = c4+c6+c7+a8,c6 = c5+a6……先不必糾結怎麼做到的,我們只要知道c陣列的大致規則即可,很容易知道c8表示a1~a8的和,但是c6卻是表示a5~a6的和,為什麼會產生這樣的區別的呢?或者說發明她的人為什麼這樣區別對待呢?答案是,這樣會使操作更簡單!看到這相信有些人就有些感覺了,為什麼複雜度被lg了呢?可以看到,c8可以看作a1~a8的左半邊和+右半邊和,而其中左半邊和是確定的c4,右半邊其實也是同樣的規則把a5~a8一分為二……繼續下去都是一分為二直到不能分,可以看看b圖。說白了樹狀陣列就是巧妙的利用了二分!

具體如何一分為二的規則通過 lowbit() 函式實現;

lowbit這個函式的功能就是求某乙個數的二進位制表示中最低的一位1,舉個例子,x = 6,它的二進位制為110,那麼lowbit(x)就返回2

那麼怎麼求lowbit呢?

兩種方法對應的**依次如下:

1

intlowbit(x)

2

int

lowbit(x)

更新操作:只要更新修改這個點會影響到的c陣列,假設現在修改6(110)這個點,依據樹狀陣列的性質三,它影響的直系父層就是c[6(110) + lowbit(6(110))] = c[8(1000)],但是它肯定不是只影響直系父層,上面所有包含這一層和的層都要更新,但是我們把這個更新傳遞給直系父層c[8],8這個點的直系父層是c[16],依次類推地更新就行了;

1

int sum(int x, arrayint c, intn)2

1

void update(int x, int val, arrayint c, intn)2

POJ 2309 BST(樹狀陣列Lowbit)

題意是給你乙個滿二叉樹,給乙個數字,求以這個數為根的樹中最大值和最小值。理解樹狀陣列中的lowbit的用法。說這個之前我先說個叫lowbit的東西,lowbit k 就是把k的二進位制的高位1全部清空,只留下最低位的1,比如10的二進位制是1010,則lowbit k lowbit 1010 001...

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