知识点 - 线段树 权值 树套树 二维 可持续
//区间更新求和
inline int ls(int p) { return p << 1; }//左儿子
inline int rs(int p) { return p << 1 | 1; }//右儿子
void push_up(int p) {
t[p] = t[ls(p)] + t[rs(p)];
}// 向上不断维护区间操作
void build(ll p, ll l, ll r) {
if (l == r) { t[p] = a[l]; return; }
ll mid = (l + r) >> 1;
build(ls(p), l, mid);
build(rs(p), mid + 1, r);
push_up(p);
}
inline void f(ll p, ll l, ll r, ll k) {
tag[p] = tag[p] + k;
t[p] = t[p] + k * (r - l + 1);
}
inline void push_down(ll p, ll l, ll r) {
ll mid = (l + r) >> 1;
f(ls(p), l, mid, tag[p]);
f(rs(p), mid + 1, r, tag[p]);
tag[p] = 0;
}
inline void update(ll ul, ll ur, ll l, ll r, ll p, ll k) {
//ul,ur为要修改的区间
//l,r,p为当前节点所存储的区间以及节点的编号
if (ul <= l && r <= ur) {
t[p] += k * (r - l + 1);
tag[p] += k;
return;
}
push_down(p, l, r);
ll mid = (l + r) >> 1;
if (ul <= mid)update(ul, ur, l, mid, ls(p), k);
if (ur>mid) update(ul, ur, mid + 1, r, rs(p), k);
push_up(p);
}
ll query(ll ql, ll qr, ll l, ll r, ll p) {
ll res = 0;
if (ql <= l && r <= qr)return t[p];
ll mid = (l + r) >> 1;
push_down(p, l, r);
if (ql <= mid)res += query(ql, qr, l, mid, ls(p));
if (qr>mid) res += query(ql, qr, mid + 1, r, rs(p));
return res;
}
解决问题类型：
区间rmq即其他符合结合律的运算，支持区间更新。
想法题
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【二分】找第k个0：结点维护0的个数cnt[rt]，然后在树上队cnt二分。
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【二分】找第k大（权值线段树）：这个问题可以排序或
nth_element(start,start+first,start+last).考虑线段树的做法，我们先将n个数离散化到[1,n]范围.建一个1~n的空树，每个结点维护tot即该区间有几个数。然后将n个数字依次插入：
void insert(int x,int root = 1) { if(seg[root].l == seg[root].r) { set[root].tot++; return ; } int mid = seg[root].l + seg[root].r >> 1; if(x <= mid)//在左儿子当中 insert(k,lson); if(x > mid)//在右儿子当中 insert(k,rson); //Push up the information }查找：
int query(int k,int root = 1) { if(seg[root].l == seg[root].r) return seg[root].l;//找到了 int mid = seg[lson].tot;//左儿子区间的数字个数 if(k <= mid) return query(k,lson);//左儿子里面找 else if(k > mid) return query(k - mid,rson);//右儿子里面找 }这就是权值线段树，所有叶子节点相当于一个统计每个数出现次数的cnt数组，然后再把这些信息求和地push_up
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【二分】给定x，找最小的 i 使得(prefixSum[i]>x)：树上二分即可。
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【dp】找最大子段和。你可以dp O(n)做,也可以线段树维护四个值：区间和，区间最大子段和，最大前缀，最大后缀。
push_up 这么写(dp的感觉)。
struct data { int sum, pref, suff, ans; }; data combine(data l, data r) { data res; res.sum = l.sum + r.sum; res.pref = max(l.pref, l.sum + r.pref); res.suff = max(r.suff, r.sum + l.suff); res.ans = max(max(l.ans, r.ans), l.suff + r.pref); return res; } -
【树套数据结构】无序区间lower_bound():每个结点存该区间的有序序列。(O(n log n))空间
vector<int> t[4*MAXN]; //O(n log n)建树 void build(int a[], int v, int tl, int tr) { if (tl == tr) { t[v] = vector<int>(1, a[tl]); } else { int tm = (tl + tr) / 2; build(a, v*2, tl, tm); build(a, v*2+1, tm+1, tr); merge(t[v*2].begin(), t[v*2].end(), t[v*2+1].begin(), t[v*2+1].end(), back_inserter(t[v])); } } //O(log^2n)询问 int query(int v, int tl, int tr, int l, int r, int x) { if (l > r) return INF; if (l == tl && r == tr) { vector<int>::iterator pos = lower_bound(t[v].begin(), t[v].end(), x); if (pos != t[v].end()) return *pos; return INF; } int tm = (tl + tr) / 2; return min(query(v*2, tl, tm, l, min(r, tm), x), query(v*2+1, tm+1, tr, max(l, tm+1), r, x)); } //若想单点更新，每个结点存multiset 建树时空花费为O(nlog^2n) void update(int v, int tl, int tr, int pos, int new_val) { t[v].erase(t[v].find(a[pos])); t[v].insert(new_val); if (tl != tr) { int tm = (tl + tr) / 2; if (pos <= tm) update(v*2, tl, tm, pos, new_val); else update(v*2+1, tm+1, tr, pos, new_val); } else { a[pos] = new_val; } } -
【fractional cascading】 把上一个问题优化为(O(log n))。
考虑子问题：有n个数，被分成k个有序序列，分别对每个序列询问lower_bound，如何将(O(klogfrac{n}{k})) 优化为(O(logn))？
一个想法是对每个数预处理它在其它k-1个序列中lower_bound的结果（假装没有时间花费吧，暂时想不出有什么好办法。）。这样直接对合并的序列直接二分，然后查预处理的表即可。不过空间花费为O(kn)
如何优化为O(n)??? 看不懂。。。
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【二维】单点修改，询问某个子矩阵最大值。先对x坐标建树tree_x，对它的每个结点都建一个线段树tree_y
//空间O(16nm) void build_y(int vx, int lx, int rx, int vy, int ly, int ry) { if (ly == ry) { if (lx == rx) t[vx][vy] = a[lx][ly]; else t[vx][vy] = t[vx*2][vy] + t[vx*2+1][vy]; } else { int my = (ly + ry) / 2; build_y(vx, lx, rx, vy*2, ly, my); build_y(vx, lx, rx, vy*2+1, my+1, ry); t[vx][vy] = t[vx][vy*2] + t[vx][vy*2+1]; } } void build_x(int vx, int lx, int rx) { if (lx != rx) { int mx = (lx + rx) / 2; build_x(vx*2, lx, mx); build_x(vx*2+1, mx+1, rx); } build_y(vx, lx, rx, 1, 0, m-1); } int sum_y(int vx, int vy, int tly, int try_, int ly, int ry) { if (ly > ry) return 0; if (ly == tly && try_ == ry) return t[vx][vy]; int tmy = (tly + try_) / 2; return sum_y(vx, vy*2, tly, tmy, ly, min(ry, tmy)) + sum_y(vx, vy*2+1, tmy+1, try_, max(ly, tmy+1), ry); } int sum_x(int vx, int tlx, int trx, int lx, int rx, int ly, int ry) { if (lx > rx) return 0; if (lx == tlx && trx == rx) return sum_y(vx, 1, 0, m-1, ly, ry); int tmx = (tlx + trx) / 2; return sum_x(vx*2, tlx, tmx, lx, min(rx, tmx), ly, ry) + sum_x(vx*2+1, tmx+1, trx, max(lx, tmx+1), rx, ly, ry); } void update_y(int vx, int lx, int rx, int vy, int ly, int ry, int x, int y, int new_val) { if (ly == ry) { if (lx == rx) t[vx][vy] = new_val; else t[vx][vy] = t[vx*2][vy] + t[vx*2+1][vy]; } else { int my = (ly + ry) / 2; if (y <= my) update_y(vx, lx, rx, vy*2, ly, my, x, y, new_val); else update_y(vx, lx, rx, vy*2+1, my+1, ry, x, y, new_val); t[vx][vy] = t[vx][vy*2] + t[vx][vy*2+1]; } } void update_x(int vx, int lx, int rx, int x, int y, int new_val) { if (lx != rx) { int mx = (lx + rx) / 2; if (x <= mx) update_x(vx*2, lx, mx, x, y, new_val); else update_x(vx*2+1, mx+1, rx, x, y, new_val); } update_y(vx, lx, rx, 1, 0, m-1, x, y, new_val); } -
【二维】如果给出n个坐标，询问矩阵里有几个坐标，我们可以将空间优化到(O(n log n))。
具体来说，对于某个tree_x上的结点，如果它的区间是([l,r]),那么我们只用这个区间的点建树
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【主席树】每次更新前都存一次历史版本(git-hub??)。考虑到线段树每次更新的部分很少(O(logn)长的链)所以每次只是创建一个新的链，然后把它连到上一个版本上。这样就要用到指针。
//单点更新，区间求和的可持续化线段树 struct Vertex { Vertex *l, *r; int sum; Vertex(int val) : l(nullptr), r(nullptr), sum(val) {} Vertex(Vertex *l, Vertex *r) : l(l), r(r), sum(0) { if (l) sum += l->sum; if (r) sum += r->sum; } }; Vertex* build(int a[], int tl, int tr) { if (tl == tr) return new Vertex(a[tl]); int tm = (tl + tr) / 2; return new Vertex(build(a, tl, tm), build(a, tm+1, tr)); } int get_sum(Vertex* v, int tl, int tr, int l, int r) { if (l > r) return 0; if (l == tl && tr == r) return v->sum; int tm = (tl + tr) / 2; return get_sum(v->l, tl, tm, l, min(r, tm)) + get_sum(v->r, tm+1, tr, max(l, tm+1), r); } Vertex* update(Vertex* v, int tl, int tr, int pos, int new_val) { if (tl == tr) return new Vertex(new_val); int tm = (tl + tr) / 2; if (pos <= tm) return new Vertex(update(v->l, tl, tm, pos, new_val), v->r); else return new Vertex(v->l, update(v->r, tm+1, tr, pos, new_val)); } -
【主席树】区间第k大：
0.将问题化简为(0 le a[i] lt n) ，知求前缀的第k大。
1.前缀第k大可以用权值线段树解决。于是我们可持久化地建n颗树。
2.对于a[i]取值任意的，用离散化变成(0 le a[i] lt n)
3.对于任意区间，我们在树上二分时将tot[x]变为第 l 颗减第 r-1 颗的即可。
复杂度：
(o(nlogn))
例题
A - Who has a better strategy ?:
暂时超出理解范围
用怪的强度作为下标，维护两个人打怪的时间，在线段树上二分找答案即可。
C - Super Mario
区间小于x的有几个数。
略
B - 永无乡
线段树合并模板题
D - To the moon
区间更新，询问历史版本区间和，回到历史版本。
标记永久化，计算下每个标记的贡献即可。
E - Kth number
略
F - Count on a tree
询问树上两点之间的链第k大。
维护树上前缀，和树上距离公式一样处理
G - D-query
询问区间几个不同的树
可能有些人还不理解，放一个离线版本的。
H - Query on A Tree
询问x异或子树u里的某个结点的最大值
可持久化字典树，用dfs序就可以变成区间询问。
I - Army Formations
给出一棵树共nn个顶点,每个顶点有一个权值(val_i),你需要对每个节点统计一个最优解
每个节点的解按照一定规则产生:取出该节点的子树下所有的顶点,把顶点任意排序成一个序列,设为(v1,v2...,vk)
此时解为(sum_{i=1}^{k}sum_{j=1}^{i}val_{v_j}),最小的解为最优解
线段树合并， 维护前缀和的前缀和。维护每个区间前缀和的前缀和，前缀和，个数，就可以向上合并，叶子结点的计算就是等差数列求和。
J - Lovers
初始n个空串，m个操作：
1.给[l,r]的所有字符串头尾加一个‘d’，将原字符串x变为dxd
2.求[l,r]所有字符串代表的数字之和mod 1e9+7
更新操作时可以合并的。合并两个操作，只用维护那个数字正着和倒着的大小以及长度就可以。快速更新一段区间，也只用知道区间所有数字的10的长度次的和就可以了。
K - The Child and Sequence
给一个序列
支持3种操作
1 u v 对于所有i u<=i<=v，输出a[i]的和
2 u v t 对于所有i u<=i<=v a[i]=a[i]%t
3 u v 表示a[u]=v（将v赋值给a[u]）
n,q<=1e5 a[i],t,v<=1e9
维护区间最值快速判断还有没有数字需要更新，有的话，暴力更新就好了。