琶轮 发表于 2025-7-31 18:33:32

[浅谈数据结构] 浅谈树状数组

1.作用

树状数组是一种高效而简单的数据结构,用于*大部分区间修改和查询问题,形如\(a+a+a+a+...+a\)(其不支持的可以由线段树替代)
2.选择原因

优点:树状数组的码量明显比线段树短,时间复杂度比朴素算法与线段树更优,空间复杂度则吊打线段树
缺点:部分线段树能解决的问题树状数组解决不了
3.基本原理&实现方法

如图(from OIWiki)

在求解\(a+a+a+a+...+a\)这类问题时,根据上图这种数据结构,我们可以高效的进行查询
3.0.lowbit

3.0.1.思路

干什么的:求一个非负整数\(n\)在二进制下的最低为1的位的个数(1)及其后面的0的位数构成的数(1+后面0的个数)
怎么干:return x&(-x)
原理(不会可以跳过,但要背结论):
我们得到lowbit的值,只需要得到最后一个1的位置,并且把除了这个位置之外的所有位置全部置成零。然后输出就可以。思路有了,如何操作?
根据计算机补码的性质,补码就是原码的反码加一
如:
\((110)_{2}\)
反码:
\((001)_{2}\)
加一:
\((010)_{2}\)
可以发现变为反码后 \(x\) 与反码数字位每一位都不同, 所以当反码加\(1\)后会逢\(1\)一直进位直到遇到\(0\),这个\(0\)变成了\(1\),操作停止。
进位的部分相当于再一次取反,也就还原原著。而最后变为1的部分又停在最后一个为0的位置,也就是取反前1的位置了,正好完成操作
又有人要问了:主播主播,我也没得到最终结果啊,如果停止进位后前面还有0呢?操作前二进制后的数我们默认它不存在前导零,也就是最高位不可能是0,也就必定是1,取反后为0,得到的一定是一最高位为0的数,而0又可以舍去,因此合理
举个例子,110000~001111形如0001000可以转化为1000,也就是说最高位不可能是0
3.0.2.代码

int lowbit(int x)
{
        return x&(-x);
}3.1.如何修改单点?

3.1.1.思路

更新一个点也要更新其祖上十八代,祖上十八代怎么推?

我们发现每向上一层\(lowbit\)值都增加\(1\),因此得到增加单点代码:
3.1.2 代码

修改单点:
void build(int x,int k){        for(int i=x;i
页: [1]
查看完整版本: [浅谈数据结构] 浅谈树状数组