C++

C++ – 树状数组

_Redstone_c_

树状数组 重点是在树状的数组

大家都知道二叉树吧

叶子结点代表 A 数组 A[1]~A[8]

现在变形一下

现在定义每一列的顶端结点C[]数组

如下图

C[i]代表 子树的叶子结点的权值之和// 这里以求和举例

如图可以知道

C[1]=A[1];

C[2]=A[1]+A[2];

C[3]=A[3];

C[4]=A[1]+A[2]+A[3]+A[4];

C[5]=A[5];

C[6]=A[5]+A[6];

C[7]=A[7];

C[8]=A[1]+A[2]+A[3]+A[4]+A[5]+A[6]+A[7]+A[8];

下面观察如下图

将C[]数组的结点序号转化为二进制

1=(001) C[1]=A[1];

2=(010) C[2]=A[1]+A[2];

3=(011) C[3]=A[3];

4=(100) C[4]=A[1]+A[2]+A[3]+A[4];

5=(101) C[5]=A[5];

6=(110) C[6]=A[5]+A[6];

7=(111) C[7]=A[7];

8=(1000) C[8]=A[1]+A[2]+A[3]+A[4]+A[5]+A[6]+A[7]+A[8];

对照式子可以发现 C[i]=A[i-2^k+1]+A[i-2^k+2]+……A[i]; （k为i的二进制中从最低位到高位连续零的长度）例如i=8时，k=3;

可以自行带入验证;

现在引入lowbit(x)

lowbit(x) 其实就是取出x的最低位1 换言之 lowbit(x)=2^k k的含义与上面相同 理解一下

下面说代码

int lowbit(int t) {
    return t & (-t);
}
//-t 代表t的负数 计算机中负数使用对应的正数的补码来表示
//例如 :
// t=6（0110） 此时 k=1
//-t=-6=(1001+1)=(1010)
// t&(-t)=(0010)=2=2^1

C[i]=A[i-2^k+1]+A[i-2^k+2]+……A[i];

C[i]=**A[i-lowbit(i)+1]+A[i-lowbit(i)+2]+……A[i];**

区间查询

ok 下面利用C[i]数组，求A数组中前i项的和

举个例子 i=7;

sum[7]=A[1]+A[2]+A[3]+A[4]+A[5]+A[6]+A[7] ; 前i项和

C[4]=A[1]+A[2]+A[3]+A[4]; C[6]=A[5]+A[6]; C[7]=A[7];

可以推出: sum[7]=C[4]+C[6]+C[7];

序号写为二进制: sum[(111)]=C[(100)]+C[(110)]+C[(111)];

再举个例子 i=5

sum[5]=A[1]+A[2]+A[3]+A[4]+A[5] ; 前i项和

C[4]=A[1]+A[2]+A[3]+A[4]; C[5]=A[5];

可以推出: sum[5]=C[4]+C[5];

序号写为二进制: sum[(101)]=C[(100)]+C[(101)];

细细观察二进制 树状数组追其根本就是二进制的应用

结合代码

int getsum(int x) {
    int ans = 0;
    for(int i = x; i > 0; i -= lowbit(i))
        ans += C[i];
    return ans；
}

对于i=7 进行演示

7(111) ans+=C[7]

lowbit(7)=001 7-lowbit(7)=6(110) ans+=C[6]

lowbit(6)=010 6-lowbit(6)=4(100) ans+=C[4]

lowbit(4)=100 4-lowbit(4)=0(000)

对于i=5 进行演示

5(101) ans+=C[5]

lowbit(5)=001 5-lowbit(5)=4(100) ans+=C[4]

lowbit(4)=100 4-lowbit(4)=0(000)

单点更新

当我们修改A[]数组中的某一个值时 应当如何更新C[]数组呢？

回想一下 区间查询的过程，再看一下上文中列出的图

结合代码分析

void add(int x, int y) {
    for(int i = x; i <= n; i += lowbit(i))
        tree[i] += y;
}
//可以发现 更新过程是查询过程的逆过程
//由叶子结点向上更新C[]数组

如图：

当更新A[1]时 需要向上更新C[1] ,C[2],C[4],C[8]

C[1], C[2], C[4], C[8]

写为二进制 C[(001)],C[(010)],C[(100)],C[(1000)]

1(001) C[1]+=A[1]

lowbit(1)=001 1+lowbit(1)=2(010) C[2]+=A[1]

lowbit(2)=010 2+lowbit(2)=4(100) C[4]**+=A[1]**

lowbit(4)=100 4+lowbit(4)=8(1000) C[8]+=A[1]

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文章转自：https://blog.csdn.net/Small_Orange_glory/article/details/81290634

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