树状数组(Binary Index Tree, BIT)。
最简单的树状数组支持两种操作,时间复杂度均为 :
单点修改:更改数组中一个元素的值
区间查询:查询一个区间内所有元素的和
1.lowbit(x)
lowbit(x) = ((x)&(-x))
此操作为取x在二进制下的最后一位1(数字在计算机中是以二进制补码存储的,因此x,-x相与可以得到最后一位1)
2.两种操作
单点修改:
int tree[MAXN]; inline void update(int i, int x) { for (int pos = i; pos < MAXN; pos += lowbit(pos)) tree[pos] += x; }
区间求和(以前n相和为基础):
inline int query(int n) { int ans = 0; for (int pos = n; pos; pos -= lowbit(pos)) ans += tree[pos]; return ans; } inline int query(int a, int b) { return query(b) - query(a - 1); }
例题
1、HDU P1166 http://acm.hdu.edu.cn/showproblem.php?pid=1166
敌兵布阵
Problem Description
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
#include<iostream> #include<cstdio> #include<cstring> #include<string> #define lowbit(x) ((x)&(-x)) using namespace std; int a[50005]; int n; void add(int i,int x) { for(;i<50005;i+=lowbit(i)) { a[i]+=x; } return; } int sum(int i) { int res=0; for(;i;i-=lowbit(i)) { res+=a[i]; } return res; } int main() { int t,cas=0; scanf("%d",&t); for(cas=1;cas<=t;++cas){ memset(a,0,sizeof(a)); printf("Case %d:\n",cas); scanf("%d",&n); for(int i=1;i<=n;++i) { int x; scanf("%d",&x); add(i,x); } char s[10]; while(scanf("%s",s)) { if(strcmp(s,"End")==0) break; else if(strcmp(s,"Query")==0) { int l,r; scanf("%d %d",&l,&r); printf("%d\n",sum(r)-sum(l-1)); } else if(strcmp(s,"Add")==0) { int pos,x; scanf("%d %d",&pos,&x); add(pos,x); } else { int pos,x; scanf("%d %d",&pos,&x); add(pos,-x); } } } return 0; }
2、洛谷 P1908 https://www.luogu.com.cn/problem/P1908
逆序对个数:
//#include<bits/stdc++.h> #include<iostream> #include<cstdio> #include<cstring> #include<string> #include<cmath> #include<map> #include<vector> #include<set> #include<utility> #include<algorithm> #define lowbit(x) ((x)&(-x)) using namespace std; typedef long long LL; const int maxn=1e5+5; const LL mod=1e9+7; int read() { char ch=getchar();int x=0,f=1; while(ch<'0' || ch>'9') {if(ch=='-')f=-1;ch=getchar();} while(ch>='0' && ch<='9'){x=x*10+ch-'0';ch=getchar();} return x*f; } int gcd_(int a,int b) {return b==0?a:gcd_(b,a%b);} LL fpow(LL a,LL b) { LL res=1; while(b) { if(b&1) res=(res*a)%mod; a=(a*a)%mod; b>>=1; } return res; } LL n; LL a[500005]; LL res[500008]; struct Node{ LL x; LL pos; }b[500005]; bool cmp(Node x,Node y) { if(x.x!=y.x) return x.x<y.x; return x.pos<y.pos; } void add(LL i,LL x) { for(;i<500005;i+=lowbit(i)) { res[i]+=x; } return; } LL sum(LL i) { LL num=0; for(;i;i-=lowbit(i)) { num+=res[i]; } return num; } int main() { //freopen("in.txt","r",stdin); //freopen("out.txt","w",stdout); // cout<<"Accepted!\n"; scanf("%lld",&n); for(int i=1;i<=n;++i) { scanf("%lld",&b[i].x); b[i].pos=1LL*i; } sort(b+1,b+1+n,cmp); for(int i=1;i<=n;++i) { a[b[i].pos]=1LL*i; } LL s=0; for(int i=1;i<=n;++i) { add(a[i],1); s+=sum(a[i]); } s=n*(n+1)/2-s;//逆序对+顺序对=总共对数 printf("%lld",s); return 0; }