线段树

没错则就是一个(过去的)线段树黑洞的线段树博客

线段树:

线段树是一种二叉搜索树,与区间树相似,它将一个区间划分成一些单元区间,每个单元区间对应线段树中的一个叶结点。

使用线段树可以快速的查找某一个节点在若干条线段中出现的次数,时间复杂度为O(logN)。而未优化的空间复杂度为2N,实际应用时一般还要开4N的数组以免越界,因此有时需要离散化让空间压缩。

先上一个点修改的模板

忠诚改

tips:这不是洛谷P1816喔(但是用那个测程序也是可以的

Time Limit: 1000 ms Memory Limit: 128 MB

老管家是一个聪明能干的人。他为财主工作了整整10年,财主为了让自已账目更加清楚。要求管家每天记k次账,由于管家聪明能干,因而管家总是让财主十分满意。但是由于一些人的挑拨,财主还是对管家产生了怀疑。于是他决定用一种特别的方法来判断管家的忠诚,他把每次的账目按1,2,3…编号,然后不定时的问管家问题,问题是这样的:在a到b号账中最少的一笔是多少?为了让管家没时间作假他总是一次问多个问题。

在询问过程中账本的内容可能会被修改

Input

输入中第一行有两个数m,n表示有m(m<=100000)笔账,n表示有n个问题,n<=100000。

接下来每行为3个数字,第一个p为数字1或数字2,第二个数为x,第三个数为y

当p=1 则查询x,y区间

当p=2 则改变第x个数为y

Output

输出文件中为每个问题的答案。具体查看样例。

Sample Input

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

1 2 7
2 2 0
1 1 10

Sample Output

2 0
上代码

#include<iostream>
#include<cstdio>
 
using namespace std;
 
int sum[10000001],n,m;
 
void build(int l,int r,int o){
    if(l==r){
        int x;
        scanf("%d",&x);
        sum[o]=x;
        return;
    }
    int mid=(l+r)>>1;
    build(l,mid,o<<1);
    build(mid+1,r,(o<<1)+1);
    sum[o]=min(sum[o<<1],sum[(o<<1)+1]);
}
 
void insert(int l,int r,int x,int o,int v){
    if(l==r){
        sum[o]=v;
        return;
    }
    int mid=(l+r)>>1;
    if(x<=mid)insert(l,mid,x,o<<1,v);
    else insert(mid+1,r,x,(o<<1)+1,v);
    sum[o]=min(sum[o<<1],sum[(o<<1)+1]);
}
 
int query(int l,int r,int x,int y,int o){
    if(x<=l and r<=y){
        return sum[o];
    }
    int mid=(l+r)>>1,ans=0x7fffffff;
    if(x<=mid)ans=query(l,mid,x,y,o<<1);
    if(y>mid) ans=min(ans,query(mid+1,r,x,y,(o<<1)+1));
    return ans;
}
 
int main(){
    scanf("%d%d",&n,&m);
    build(1,n,1);
    for(int i=1;i<=m;i++){
        int x;
        scanf("%d",&x);
        if(x==1){
            int y,z;
            scanf("%d%d",&y,&z);
            printf("%d
",query(1,n,y,z,1));
        }else if(x==2){
            int y,z;
            scanf("%d%d",&y,&z);
            insert(1,n,y,1,z);
        }
    }
    return 0;
}

以上的代码十分(逃XDDD

实际上这个线段树是十分的简(fu)单(za)的

分别有以下几个函数:

build:构建整棵线段树

pushup:对于我们所要求的答案进行往上更新

pushdown:lazy标记下传

update:区间修改(可以当做单点修改用)

query:区间查询(和,最值等)

先上一个丑陋的线段树

对于每一个颜色的方块,它是线段树上的一个节点
而[x,y]就是x到y的一个闭区间。

所以这里每个节点可以维护一个值(如区间最值、和等

所以我们正式来学习一下区间修改的线段树,刚刚那是点修改的线段树,在oi使用中用处十分有限,同时也可是用区间修改的线段树代替

所以

我们来了解一下各个函数的用法:

build:构建一棵线段树

update:上传(修改)一个区间(点)的值,可以至此区间加、减、set等操作

query:查询一个区间的最值,和等

pushdown:下传lazytag

简述一下lazytag

我们也会发现有时候我们修改是一个区间,而这个区间在线段树上有一个节点刚好被这个区间所包括,那么我们就直接在这个节点上打标记也就是lazytag,我们就不用下传到叶子节点,这样我们就可以省下很大的复杂度。当然我们在查询时也要下放标记。也就是一个懒惰的思想,我们可以先不下放标记,在需要使用时再下放标记。

接下来我们以luogu P3372 【模板】线段树 1 为例

这是线段树最基础的一题

可能大家对于lazytag还是有一定的陌生,但是慢慢就会熟悉的

#include<iostream>
#include<cstdio>
#define ll long long
using namespace std;

ll a[100001],sum[400001],lazy[400001];
int n,m;

void pushdown(int o,int len){
    if(lazy[o]){
        int left=o<<1,right=left+1;
        lazy[left]+=lazy[o],lazy[right]+=lazy[o];
        sum[left]+=lazy[o]*(len-(len>>1));
        sum[right]+=lazy[o]*(len>>1);
        lazy[o]=0;
    }
}

void build(int o,int l,int r){
    if(l==r){
        scanf("%d",&sum[o]);
        return;
    }
    int mid=(l+r)>>1,left=o<<1,right=left+1;
    build(left,l,mid),build(right,mid+1,r);
    sum[o]=sum[right]+sum[left];
}

void update(int o,int l,int r,int x,int y,int v){
    if(x<=l and r<=y){
        lazy[o]+=v;
        sum[o]+=v*(r-l+1);
        return;
    }
    int mid=(l+r)>>1,left=o<<1,right=left+1;
    pushdown(o,r-l+1);
    if(x<=mid)update(left,l,mid,x,y,v);
    if(y>mid)update(right,mid+1,r,x,y,v);
    sum[o]=sum[left]+sum[right];
}

ll query(int o,int l,int r,int x,int y){
    if(x<=l and r<=y){
        return sum[o];
    }
    int mid=(l+r)>>1,left=o<<1,right=left+1;
    ll m=0;
    pushdown(o,r-l+1);
    if(x<=mid)m+=query(left,l,mid,x,y);
    if(mid+1<=y)m+=query(right,mid+1,r,x,y);
    return m;
}


int main(){
    scanf("%d%d",&n,&m);
    build(1,1,n);
    for(int i=1;i<=m;i++){
        int x;
        scanf("%d",&x);
        if(x==1){
            int y,z,q;
            scanf("%d%d%d",&y,&z,&q);
            update(1,1,n,y,z,q);
        }
        if(x==2){
            int y,z,q;
            scanf("%d%d",&y,&z);
            printf("%lld
",query(1,1,n,y,z));
        }
    }
    return 0;
}

 线段树其实我们还有别的操作,如区间乘,set,lca,gcd等等

我们可以看下luogu线段树2

代码

#include<cstdio>
#include<cstring>
#define ls o*2
#define rs o*2+1

using namespace std;
int n,m,Mod;
long long lazy1[500001],lazy2[500001],sum[500001],a[100001];

void pushdown(int o,int l,int r){
    if(lazy2[o]!=1){
        int mid=(l+r)/2;
        lazy2[ls]=(lazy2[ls]*lazy2[o])%Mod;
        lazy2[rs]=(lazy2[rs]*lazy2[o])%Mod;
        lazy1[ls]=(lazy1[ls]*lazy2[o])%Mod;
        lazy1[rs]=(lazy1[rs]*lazy2[o])%Mod;
        sum[ls]=(sum[ls]*lazy2[o])%Mod;
        sum[rs]=(sum[rs]*lazy2[o])%Mod;
        lazy2[o]=1;
    }
    if(lazy1[o]){
        int mid=(l+r)/2;
        lazy1[ls]=(lazy1[ls]+lazy1[o])%Mod;
        lazy1[rs]=(lazy1[rs]+lazy1[o])%Mod;
        sum[ls]=(sum[ls]+lazy1[o]*(mid-l+1))%Mod;
        sum[rs]=(sum[rs]+lazy1[o]*(r-mid))%Mod;
        lazy1[o]=0;
    }
}

void build(int o,int l,int r){
    lazy2[o]=1;
    if(l==r){
        sum[o]=a[l]%Mod;
        return;
    }
    int mid=(l+r)/2;
    build(ls,l,mid);
    build(rs,mid+1,r);
    sum[o]=(sum[ls]+sum[rs])%Mod;
}

void update(int a,int b,int o,int l,int r,int x){
    if(a<=l&&b>=r){
//        pushdown(o,l,r);
        sum[o]=(sum[o]+x*(r-l+1))%Mod;
        lazy1[o]=(lazy1[o]+x)%Mod;
        return;
    }
    pushdown(o,l,r);
    int mid=(l+r)/2;
    if(a<=mid) update(a,b,ls,l,mid,x);
    if(b>mid) update(a,b,rs,mid+1,r,x);
    sum[o]=(sum[ls]+sum[rs])%Mod;
}

void update2(int a,int b,int o,int l,int r,int x){
    if(a<=l&&b>=r){
//        pushdown(o,l,r);
        sum[o]=(sum[o]*x)%Mod;
        lazy2[o]=(lazy2[o]*x)%Mod;
        lazy1[o]=(lazy1[o]*x)%Mod;
        return;
    }
    pushdown(o,l,r);
    int mid=(l+r)/2;
    if(a<=mid) update2(a,b,ls,l,mid,x);
    if(b>mid) update2(a,b,rs,mid+1,r,x);
    sum[o]=(sum[ls]+sum[rs])%Mod;
}

long long query(int a,int b,int o,int l,int r){
    if(a<=l&&b>=r) return sum[o];
    pushdown(o,l,r);
    int mid=(l+r)/2;
    long long qq=0;
    if(a<=mid) qq=(qq+query(a,b,ls,l,mid))%Mod;
    if(b>mid) qq=(qq+query(a,b,rs,mid+1,r))%Mod;
    return qq%Mod;
}

int main(){
//    freopen("testdata.in","r",stdin);
//    freopen("hehe.txt","w",stdout);
//    for(int i=1;i<500001;i++) lazy2[i]=1;
    scanf("%d%d%d",&n,&m,&Mod);
    for(int i=1;i<=n;i++) scanf("%d",&a[i]);
    build(1,1,n);
    for(int i=1;i<=m;i++){
        int id,x,y,z;
        scanf("%d",&id);
        if(id==1){
            scanf("%d%d%d",&x,&y,&z);
            update2(x,y,1,1,n,z);
        }else if(id==2){
            scanf("%d%d%d",&x,&y,&z);
            update(x,y,1,1,n,z);
        }else{
            scanf("%d%d",&x,&y);
            printf("%lld
",query(x,y,1,1,n));
        }
//        printf("No.%d %d
",i,query(1,n,1,1,n));
//        if(i==1) printf("checks:%d
",query(1,5,1,1,n));
    }
}

  有时频繁的标记下放会给我们带来极大的常数,于是我们就可以用可持久化线段树,当然初学者可以忽略下面的内容。

线段树的标记永久化

其实线段树的标记永久化是一个非常容易理解的东西,往往我们都会在区间操作时打lazytag,但是在标记下放时会耗费大量的时间,所以我们可以尝试标记永久化,这样我们的就不用下放标记,同时代码也更加简洁,因为我们少了一个pushdown函数,同时出错率也会大大降低。
对于标记永久化,其实和普通线段树比起来,其实差不多

#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<cstring>

using namespace std;

typedef long long ll;
int n,m;
ll sum[4000001],tag[4000001]; 


void pushup(int o){
    sum[o]=sum[o<<1]+sum[o<<1|1]; 
}

void build(int o,int l,int r){
    if(l==r){
        scanf("%lld",&sum[o]);
        return;
    }
    int mid=(l+r)>>1;
    build(o<<1,l,mid);
    build(o<<1|1,mid+1,r);
    pushup(o);
}

void update(int o,int l,int r,int x,int y,ll v){
    sum[o]+=((ll)min(r,y)-(ll)max(x,l)+1)*v;
    if(x<=l and r<=y){
        tag[o]+=v;
        return;
    }
    int mid=(l+r)>>1;
    if(x<=mid){
        update(o<<1,l,mid,x,y,v);
    }
    if(y>mid){
        update(o<<1|1,mid+1,r,x,y,v);
    }
}

ll query(int o,int l,int r,ll tg,int x,int y){
    if(x<=l and r<=y){
        return sum[o]+(ll)(min(r,y)-max(x,l)+1)*(tg);
    }
    int mid=(l+r)>>1;
    ll ret=0;
    if(x<=mid){
        ret+=query(o<<1,l,mid,tg+tag[o],x,y);
    }
    if(y>mid){
        ret+=query(o<<1|1,mid+1,r,tg+tag[o],x,y);
    }
    return ret;
}

int main(){
    scanf("%d%d",&n,&m);
    build(1,1,n);
    for(int i=1;i<=m;i++){
        int opt;
        scanf("%d",&opt);
        if(opt==1){
            int x,y;
            ll z;
            scanf("%d%d%lld",&x,&y,&z);
            update(1,1,n,x,y,z);
        }else{
            int x,y;
            scanf("%d%d",&x,&y);
            printf("%lld
",query(1,1,n,0,x,y));
        }
    }
    return 0;
}
原文地址:https://www.cnblogs.com/ezoihy/p/8893615.html