树状数组的建立,修改,求和代码展示(附例题)

树状数组是一个查询和修改复杂度都为log(n)的数据结构。主要用于查询任意两位之间的所有元素之和,但是每次只能修改一个元素的值;经过简单修改可以在log(n)的复杂度下进行范围修改,但是这时只能查询其中一个元素的值(如果加入多个辅助数组则可以实现区间修改与区间查询)。(以上来自百度百科)。

树状数组通过一个最低位运算(lowbit)来进行区间修改和求和。通过lowbit来将某些元素联系起来。

那么什么是lowbit运算呢?lowbit(x)为x二进制下末尾0的个数。

以下是求一个数的lowbit的代码

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

通过下列程序进行验证:

    for (int i=1;i<=10;i++)
    {
        printf("%d的lowbit为%d\n",i,lowbit(i));
    }
    1的lowbit为1   1
    2的lowbit为2   10
    3的lowbit为1   11
    4的lowbit为4   100
    5的lowbit为1   101
    6的lowbit为2   110
    7的lowbit为1   111
    8的lowbit为8   1000
    9的lowbit为1   1001
    10的lowbit为2  1010

是不是感觉茅塞顿开了呢。 

 然后是修改操作,修改数组中某一个值之后,就要对树状数组进行修改,通过lowbit进行修改。

修改代码:

//x代表位置,data带表要加上的值
void add (int x,int data)
{
    for (int i=x;i<=n;i+=lowbit(i))
             tree[i]+=data;
}

 然后是求和操作,求和也是借助的lowbit进行遍历。这里求的是1到x的和。

求和代码如下:

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//求1到x的和
int sum (int x)
{
    int ans=0;
    for (int i=x;i>=1;i-=lowbit(i))
              ans+=tree[i];
    return ans;
}

 下面是一个模板题:

HDU  1166 敌兵布阵

C国的死对头A国这段时间正在进行军事演习,所以C国间谍头子Derek和他手下Tidy又开始忙乎了。A国在海岸线沿直线布置了N个工兵营地,Derek和Tidy的任务就是要监视这些工兵营地的活动情况。由于采取了某种先进的监测手段,所以每个工兵营地的人数C国都掌握的一清二楚,每个工兵营地的人数都有可能发生变动,可能增加或减少若干人手,但这些都逃不过C国的监视。
中央情报局要研究敌人究竟演习什么战术,所以Tidy要随时向Derek汇报某一段连续的工兵营地一共有多少人,例如Derek问:“Tidy,马上汇报第3个营地到第10个营地共有多少人!”Tidy就要马上开始计算这一段的总人数并汇报。但敌兵营地的人数经常变动,而Derek每次询问的段都不一样,所以Tidy不得不每次都一个一个营地的去数,很快就精疲力尽了,Derek对Tidy的计算速度越来越不满:"你个死肥仔,算得这么慢,我炒你鱿鱼!”Tidy想:“你自己来算算看,这可真是一项累人的工作!我恨不得你炒我鱿鱼呢!”无奈之下,Tidy只好打电话向计算机专家Windbreaker求救,Windbreaker说:“死肥仔,叫你平时做多点acm题和看多点算法书,现在尝到苦果了吧!”Tidy说:"我知错了。。。"但Windbreaker已经挂掉电话了。Tidy很苦恼,这么算他真的会崩溃的,聪明的读者,你能写个程序帮他完成这项工作吗?不过如果你的程序效率不够高的话,Tidy还是会受到Derek的责骂的.

Input

第一行一个整数T,表示有T组数据。
每组数据第一行一个正整数N(N<=50000),表示敌人有N个工兵营地,接下来有N个正整数,第i个正整数ai代表第i个工兵营地里开始时有ai个人(1<=ai<=50)。
接下来每行有一条命令,命令有4种形式:
(1) Add i j,i和j为正整数,表示第i个营地增加j个人(j不超过30)
(2)Sub i j ,i和j为正整数,表示第i个营地减少j个人(j不超过30);
(3)Query i j ,i和j为正整数,i<=j,表示询问第i到第j个营地的总人数;
(4)End 表示结束,这条命令在每组数据最后出现;
每组数据最多有40000条命令

Output

对第i组数据,首先输出“Case i:”和回车,
对于每个Query询问,输出一个整数并回车,表示询问的段中的总人数,这个数保持在int以内。

Sample Input

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 

Sample Output

Case 1:
6
33
59

恩,

完全套用上面的代码就能过, 但是要注意sub操作是要加上一个负数哦。

代码如下:

#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <algorithm>
#include <iostream>
using namespace std;
const int maxn=50005;
int t;
int n;
int tree[maxn];
int lowbit (int x)
{
    return x&(-x);
}
//x代表位置,data带表要加上的值
void add (int x,int data)
{
    for (int i=x;i<=n;i+=lowbit(i))
             tree[i]+=data;
}
//求1到x的和
int sum (int x)
{
    int ans=0;
    for (int i=x;i>=1;i-=lowbit(i))
              ans+=tree[i];
    return ans;
}
int main()
{
    scanf("%d",&t);
    for (int i=1;i<=t;i++)
    {
       scanf("%d",&n);
       memset (tree,0,sizeof(tree));
       for (int j=1;j<=n;j++)
       {
           int x;
           scanf("%d",&x);
           add (j,x);
       }
       printf("Case %d:\n",i);
       char s[10];
       int x,y;
       while (scanf("%s",s)!=EOF)
       {
            if(!strcmp(s,"End"))
                 break;
            scanf("%d%d",&x,&y);
            if(s[0]=='Q')
            {
                printf("%d\n",sum(y)-sum(x-1));
            }
            else if(s[0]=='A')
            {
                add (x,y);
            }
            else
            {
                add (x,-y);
            }
       }
    }
    return 0;
}

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