C++樹狀數組模板題 敵兵佈陣解題報告

題目描述:

   C國的死對頭A國這段時間正在進行軍事演習,所以C國間諜頭子Derek和他手下Tidy又開始忙乎了。A國在海岸線沿直線佈置了N個工兵營地,Derek和Tidy的任務就是要監視這些工兵營地的活動情況。由於採取了某種先進的監測手段,所以每個工兵營地的人數C國都掌握的一清二楚,每個工兵營地的人數都有可能發生變動,可能增加或減少若干人手,但這些都逃不過C國的監視。 中央情報局要研究敵人究竟演習什麼戰術,所以Tidy要隨時向Derek彙報某一段連續的工兵營地一共有多少人,例如Derek問:“Tidy,馬上彙報第3個營地到第10個營地共有多少人!”Tidy就要馬上開始計算這一段的總人數並彙報。但敵兵營地的人數經常變動,而Derek每次詢問的段都不一樣,所以Tidy不得不每次都一個一個營地的去數,很快就精疲力盡了,Derek對Tidy的計算速度越來越不滿:"你個死肥仔,算得這麼慢,我炒你魷魚!”Tidy想:“你自己來算算看,這可真是一項累人的工作!我恨不得你炒我魷魚呢!”無奈之下,Tidy只好打電話向計算機專家Windbreaker求救,Windbreaker說:“死肥仔,叫你平時做多點acm題和看多點算法書,現在嚐到苦果了吧!”Tidy說:"我知錯了。。。"但Windbreaker已經掛掉電話了。Tidy很苦惱,這麼算他真的會崩潰的,聰明的讀者,你能寫個程序幫他完成這項工作嗎?不過如果你的程序效率不夠高的話,Tidy還是會受到Derek的責罵的. 

 

輸入:

第一行一個整數T,表示有T組數據。
每組數據第一行一個正整數N(N<=50000),表示敵人有N個工兵營地,接下來有N個正整數,第i個正整數ai代表第i個工兵營地裏開始時有ai個人(1<=ai<=50)。
接下來每行有一條命令,命令有4種形式:
(1) Add i j,i和j爲正整數,表示第i個營地增加j個人(j不超過30)
(2)Sub i j ,i和j爲正整數,表示第i個營地減少j個人(j不超過30);
(3)Query i j ,i和j爲正整數,i<=j,表示詢問第i到第j個營地的總人數;
(4)End 表示結束,這條命令在每組數據最後出現;
每組數據最多有40000條命令

輸出:

對第i組數據,首先輸出“Case i:”和回車, 對於每個Query詢問,輸出一個整數並回車,表示詢問的段中的總人數,這個數保持在int以內。

樣例輸入:

1
10
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Query 1 3
Add 3 6
Query 2 7
Sub 10 2
Add 6 3
Query 3 10
End 

樣例輸出:

Case 1:
6
33
59

當我在沒有學到樹形數組之前,我只想過一個詞——暴搜(雖然這是學過之後才做的

好了,迴歸正題。

引申

首先,我們來介紹樹形數組。

樹形數組是一種數據結構,它是在原數組之上,構建一種樹形的結構,使查找或是求和時使時間複雜度爲O(1)。

其中C數組即爲原數組A的樹形數組(看起來挺像一棵樹)。

到了現在,我們一定是懵逼的,爲什麼C[1]對應A[1],而C[2]對應A[2]和C[1],C[3]爲A[3]?

現在,我們就要介紹樹形數組的第一個函數了——lowbit!

int lowbit(int x)
{
    return x & -x;
}

位運算什麼的都是浮雲。

如果還對位運算不夠熟悉,百度

現在你知道了lowbit的作用了吧。

即爲數組在前進到下一個時,需要前進的數,這樣我們就知道樹形數組的結構了。可是如何修改樹形數組的各個值呢?

現在我們就引出下一個函數update!

void update(int k,int x)
{
    for(int i=k;i<=n;i+=lowbit(i))
        c[i]+=x;//c爲樹形數組
}

k爲我們訪問時的起點,x爲我們需要添加的值。

從K開始,我們就加上lowbit(即爲我們前進的數)到下一個地址進行修改。

很簡單是吧?

思路

好了,迴歸正題。

Add和Sub其實就是update的中文描述。

Add中的j爲正數,Sub中的j爲負數。i爲k(就是開始的地址)。

現在,Add和Sub解決了,還差一個Query了。爲了AC的時間長度變短,我們又引入一個概念——前綴和。

前綴和即是數組B[i]存儲原數組A[1]~A[i]的和。

可是有一個疑問,如何從樹形數組中得到前綴和?

我們還要引入一個函數——sum

int sum(int k)
{
    int sumnum=0;
    for(int i=k;i>0;i-=lowbit(i))
        sumnum+=c[i];
    return sumnum;
}

在之前我們有update,update爲從現在向前走,而sum爲從現在向後走,這樣我們就有了之前的值了。

這樣當我們在解決Query時,只需要用sum(j)-sum(i-1)了(因爲我們是區間i至j的和,所以是用j的前綴和減i-1的前綴和)。

當然這一題的方法不止這一種,還有一個線段樹的東西。

這樣整個題大體解決了,上代碼:

#include<cstdio>
#include<iostream>
#include<cstring>
using namespace std;
int c[50005],m,n,t;
int lowbit(int x)
{
    return x & -x;
}
void update(int k,int x)
{
    for(int i=k;i<=n;i+=lowbit(i))
        c[i]+=x;
}
int sum(int k)
{
    int sumnum=0;
    for(int i=k;i>0;i-=lowbit(i))
        sumnum+=c[i];
    return sumnum;
}
int main()
{
    scanf("%d",&t);
    int p=0;
    while(p<t)
    {
        p++;
        scanf("%d",&n);
        for(int i=1;i<=n;i++)
        {
            scanf("%d",&m);
            update(i,m);
        }
        char y[15];
        int x1,x2,ans[400005],lena=0;
        while(~scanf("\n%s",y))
        {
            if(y[0]=='E')
                break;
            scanf("%d %d",&x1,&x2);
            if(y[0]=='Q')
            {
                lena++;
                ans[lena]=sum(x2)-sum(x1-1);
            }
            if(y[0]=='A')
            {
                update(x1,x2);
            }
            if(y[0]=='S')
            {
                update(x1,-x2);
            }
        }
        printf("Case %d:\n",p);
        for(int i=1;i<=lena;i++)
            printf("%d\n",ans[i]);
        memset(c,0,sizeof(c));
    }
    return 0;
}

 

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