線段樹 Segment Tree 簡介 線段樹是演算法中常用來維護區間訊息的資料結構。 空間複雜度為 \(O(n)\),\(n\) 代表區間數。 查詢的時間複雜度為 \(O(\log n+k)\),\(k\) 代表符合條件的區間數量。 線段樹將每個長度為為 1 的區間劃分為左右兩個區間遞迴求解,把整個線段劃分為一個樹型結構,通過合併左右兩個區間訊息來求得該區間的訊息。 在實現時,我們考慮遞迴建樹,設當前的根節點為 root,如果根節點管轄的區間長度已經是 1,則可以直接根據數組上相應位置的值初始化該節點。否則需將該區間從中點處分割為兩個子區間,分別進入左右子節點遞迴建樹,最後合併兩個子節點的訊息, 建樹 build void build(int s, int t, int p, const vector<int>& arr){ if (s == t){ tree[p] = SegmentItem(arr[s], 1); return; } int m = s + ((t - s) >> 1); build(s, m, p*2, arr); build(m+1, t, p*2+1, arr); // push_up tree[p] = tree[p*2] + tree[(p*2)+1]; } 查詢 query SegmentItem find(int l, int r, int s, int t, int p){ if (l <= s && t <= r){ return tree[p]; } int m = s + ((t - s) >> 1); SegmentItem sum; if (r <= m) return find(l, r, s, m, p*2); if (l > m) return find(l, r, m+1, t, p*2+1); return find(l, r, s, m, p*2) + find(l, r, m+1, t, p*2+1); } zkw 線段樹 來自清華大學張昆瑋(zkw)-《統計的力量》 以非遞迴的方式構建,效率更高,程式更短。 普通的線段樹是從上到下做處理,容易定位根節點,卻不容易定位子節點。 zkw 線段樹是當二叉樹是滿二叉樹時,因為子節點的編號具有以下規律: 葉子節點(left) 全部退化為線段 \([x,x]\) 。 \(n\) 個數據點則取大於等 \(n\)且為 \(2\) 的冪次的兩倍作為數組大小。 \((m=2^a\ge n)\) for (int m = 1; m <= n; m >>= 1) 維護點為 \(n\) 個。索引為\([m,m+n)\)。 子葉數目為 \(m\) 個。索引為\([m,2m)\) 節點數為 \(2m-1\) 個。(數組大小需設 \(2m\) 因為 zkw tree是 1-index的) 樹高 \(H=\log_2(m)+1\) 層。 第 \(h\) 層有 \(2^{h-1}\) 個節點, 該層線段長度為 \(2^{H-h}\)。 若某節點為 \(p\),父節點為 \(p/2\),子節點為 \(2p\) 和 \(2p+1\) int parent = p >> 1; int left = p << 1; int right = p << 1 | 1; 若兩節點為 \(p\) 與 \(q\),且兩節點互為兄弟節點,則 \(p\oplus q=1\) if (left ^ right) // left 與 right 為兄弟節點 else // left 與 right 不為兄弟節點 除根節點外,左節點皆為偶數,右節點皆為奇數 if (i == 1) // i 為根節點 else if (i & 1) // i 為奇數,為右節點 else if (!...