[洛谷P4514] 上帝造题的七分钟

Description

“第一分钟,X说,要有矩阵,于是便有了一个里面写满了 (0)(n imes m) 矩阵。
第二分钟,L说,要能修改,于是便有了将左上角为 ((a,b)),右下角为 ((c,d)) 的一个矩形区域内的全部数字加上一个值的操作。
第三分钟,k说,要能查询,于是便有了求给定矩形区域内的全部数字和的操作。
第四分钟,彩虹喵说,要基于二叉树的数据结构,于是便有了数据范围。
第五分钟,和雪说,要有耐心,于是便有了时间限制。
第六分钟,吃钢琴男说,要省点事,于是便有了保证运算过程中及最终结果均不超过32位有符号整数类型的表示范围的限制。
第七分钟,这道题终于造完了,然而,造题的神牛们再也不想写这道题的程序了。”
——《上帝造裸题的七分钟》
所以这个神圣的任务就交给你了。

Input

输入数据的第一行为 (X) (n) (m),代表矩阵大小为 (n imes m)
从输入数据的第二行开始到文件尾的每一行会出现以下两种操作:

(L) (a) (b) (c) (d) (delta) —— 代表将 ((a,b)),((c,d)) 为顶点的矩形区域内的所有数字加上 (delta)
(k) (a) (b) (c) (d) —— 代表求 ((a,b),(c,d)) 为顶点的矩形区域内所有数字的和。
请注意,(k) 为小写。

Output

针对每个 (k) 操作,在单独的一行输出答案。

Sample Input

X 4 4
L 1 1 3 3 2
L 2 2 4 4 1
k 2 2 3 3

Sample Output

12

HINT

对于 (10\%) 的数据,(1 leq n leq 16, 1 leq m leq 16) , 操作不超过200个.
对于 (60\%) 的数据,(1 leq n leq 512, 1 leq m leq 512).
对于 (100\%) 的数据,(1 leq n leq 2048, 1 leq m leq 2048, -500 leq delta leq 500) ,操作不超过200000个,保证运算过程中及最终结果均不超过32位带符号整数类型的表示范围。


想法

挺“模板”的题,但感觉思想很巧妙。
二维树状数组。

先考虑一维的情况,则题中操作类似 区间修改,区间查询
众所周知树状数组的一大经典功能是 区间修改,单点查询

一维区间修改,单点查询

我们设出一个差分数组 (d[]),设原数组为 (a[]),则 (d[i]=a[i]-a[i-1])
(a[n]=sumlimits_{i=1}^n d[i])
那么区间修改 “ ([l,r]) 加上 (c) ” ,对于差分数组,其实只需 (d[l]+=c) ,和 (d[r+1]-=c),也就是单点修改
“单点查询” 查的是 (a[i]) ,也就是 (d[]) 的前缀和,用树状数组维护 (d[i]) 的某些区间的和即可。

一维区间修改,区间查询

区间查询 (sumlimits_{i=l}^r a[i]) ,需要的就不只是 (d[i]) 的前缀和了。
先把查询分成 $sumlimits_{i=1}^r a[i] -sumlimits_{i=1}^{l-1} a[i] $
然后把式子拆开:

[egin{equation*} egin{aligned} sumlimits_{i=1}^n a[i] &= sumlimits_{i=1}^n sumlimits_{j=1}^i d[j] \ &= sumlimits_{i=1}^n d[i] imes (n-i+1) \ &= (n+1)sumlimits_{i=1}^n d[i] - sumlimits_{i=1}^n d[i] imes i end{aligned} end{equation*} ]

于是我们需要用两个树状数组分别维护 (d[i])(d[i] imes i) 的某些区间的和。

二维矩形修改,单点查询

同样还是差分,差分数组 (d[i][j]) 满足 (a[n][m] =sumlimits_{i=1}^n sumlimits_{j=1}^m d[i][j])
那么对于一个左下角 ((a,b)) 右上角 ((c,d)) 的矩形加上 (z) ,其实就是 (d[a][b]+=z)(d[c+1][d+1]+=z)(d[a][d+1]-=z)(d[c+1][b]-=z)
可以理解成 (d[i][j]) 的值对所有它右上角的矩形的 (a[][]) 有影响。

二维矩形修改,矩形查询

把每个矩阵查询拆开,(sumlimits_{i=a}^c sumlimits_{j=b}^d a[i][j]=sumlimits_{i=1}^c sumlimits_{j=1}^d a[i][j]-sumlimits_{i=1}^c sumlimits_{j=1}^{b-1} a[i][j]-sumlimits_{i=1}^{a-1} sumlimits_{j=1}^d a[i][j] + sumlimits_{i=1}^{a-1} sumlimits_{j=1}^{b-1} a[i][j])
然后再拆——

[egin{equation*} egin{aligned} sumlimits_{i=1}^n sumlimits_{j=1}^m a[i][j] &= sumlimits_{i=1}^n sumlimits_{j=1}^m sumlimits_{k=1}^i sumlimits_{l=1}^j d[k][l] \ &= sumlimits_{i=1}^n sumlimits_{j=1}^m d[i][j] imes (n-i+1) imes (m-j+1) \ &= (n+1)(m+1)sumlimits_{i=1}^n sumlimits_{j=1}^m d[i][j] -(m+1) sumlimits_{i=1}^n sumlimits_{j=1}^m d[i][j] imes i -(n+1) sumlimits_{i=1}^n sumlimits_{j=1}^m d[i][j] imes j + sumlimits_{i=1}^n sumlimits_{j=1}^m d[i][j] imes i imes j end{aligned} end{equation*} ]

维护4个树状数组即可。


代码

代码很是简短。

#include<cstdio>
#include<iostream>
#include<algorithm>

using namespace std;

int read(){
	int x=0,f=1;
	char ch=getchar();
	while(!isdigit(ch) && ch!='-') ch=getchar();
	if(ch=='-') f=-1,ch=getchar();
	while(isdigit(ch)) x=x*10+ch-'0',ch=getchar();
	return f*x;
}

const int N = 2050;

int n,m;
int c[N][N],ci[N][N],cj[N][N],cij[N][N];
void add(int x,int y,int d){
	x=x?x:1; y=y?y:1;
	for(int i=x;i<=n;i+=i&-i)
		for(int j=y;j<=m;j+=j&-j){
			c[i][j]+=d;
			ci[i][j]+=x*d;
			cj[i][j]+=y*d;
			cij[i][j]+=x*y*d;
		}
}
int sum(int x,int y){
	int ret=0;
	for(int i=x;i>0;i-=i&-i)
		for(int j=y;j>0;j-=j&-j)
			ret+=(x+1)*(y+1)*c[i][j]-(y+1)*ci[i][j]-(x+1)*cj[i][j]+cij[i][j];
	return ret;
}

int main()
{
	char ch[2];
	scanf("%s",ch);
	n=read(); m=read();
	
	int a,b,c,d,delta;
	while(scanf("%s",ch)!=EOF){
		a=read(); b=read(); c=read(); d=read();
		if(ch[0]=='L'){
			delta=read();
			add(a,b,delta); add(c+1,d+1,delta);
			add(a,d+1,-delta); add(c+1,b,-delta);
		}
		else printf("%d
",sum(c,d)+sum(a-1,b-1)-sum(a-1,d)-sum(c,b-1));
	}
	
	return 0;
}
既然选择了远方,便只顾风雨兼程
原文地址:https://www.cnblogs.com/lindalee/p/11503503.html