线段树(区间更新与区间查询)——Just a Hook ( HDU 1698 )

本文详细介绍了线段树的数据结构及其实现方法,包括预处理、建树、懒操作、区间更新和查询等核心步骤,并提供了完整的AC代码示例。

1.线段树标准预处理:

#define lc (d<<1)
#define rc (d<<1|1)
#define mid ( l+r >>1)
//l,r表示整个区间范围

2.建树:

#define Max 100005

int a[Max];

struct Tr
{
    int sum, lz;//区间和,懒操作
}tr[Max<<2];

void Push(int root)
{
    tr[d].sum = tr[lc].sum + tr[rc].sum;
}

void build (int root, int l, int r)
{
    tr[root].lz = 0;
    if( l == r )
    {
        tr[root].sum = a[l];
        return ;
    }
    build(lc, l, mid);
    build(rc, mid+1, r);
    Push(root);
}

2.懒操作:因为是区间求和,所以区间更新后需要一步懒操作,更新整个区间的和:

void lazy(int root, int l, int r)
{//因为是更新操作,所以直接赋值
    if(tr[root].lz)
    {
        tr[lc].lz = tr[root].lz;
        tr[rc].lz = tr[root].lz;
        tr[lc].sum = tr[root].lz*(mid-l+1);
        tr[rc].sum = tr[root].lz*(r-mid);
        tr[root].lz = 0;
    }
}

3.区间更新:

void update (int root,  int l,  int r,  int L,  int R,  int k)
{
    if(l == L && r == R)//因为是更新操作,所以直接赋值
    {
        tr[root].lz = k;
        tr[root].sum = k*(r-l+1);
        return ;
    }
    lazy(root, l, r);
    if( R <= mid) update(lc, l, mid, L, R, k);
    else if(L > mid) update( rc, mid+1, r, L, R, k);
    else
    {
        update(lc, l, mid, L, mid, k);
        update(rc, mid+1, r, mid+1, R, k);
    }
    Push(root);
}

4.区间查询:

int query(int root,  int l ,  int r,  int L,  int R )
{
    if( l == L && r == R)
    {
        return tr[root].sum;
    }
    lazy(d, l, r);
    if( R <= mid) return query(lc, l, mid, L, R);
    else if (L > mid) return query( rc, mid+1, r, L, R);
    else return query(lc, l, mid, L, mid) + query(rc, mid+1, r, mid+1, R);
}
  • AC代码:
#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <algorithm>

using namespace std;

#define lc (d<<1)
#define rc (d<<1|1)
#define mid ( l+r >>1)
#define Max 100005

int a[Max];

struct Tr
{
    int sum, lz;
}tr[Max<<2];

void Push(int d)
{
    tr[d].sum = tr[lc].sum + tr[rc].sum;
}

void build (int d, int l, int r)
{
    tr[d].lz = 0;
    if( l == r )
    {
        tr[d].sum = a[l];
        return ;
    }
    build(lc, l, mid);
    build(rc, mid+1, r);
    Push(d);
}

void lazy(int d, int l, int r)
{
    if(tr[d].lz)
    {
        tr[lc].lz = tr[d].lz;
        tr[rc].lz = tr[d].lz;
        tr[lc].sum = tr[d].lz*(mid-l+1);
        tr[rc].sum = tr[d].lz*(r-mid);
        tr[d].lz = 0;
    }
}

int query(int d,  int l ,  int r,  int L,  int R )
{
    if( l == L && r == R)
    {
        return tr[d].sum;
    }
    lazy(d, l, r);
    if( R <= mid) return query(lc, l, mid, L, R);
    else if (L > mid) return query( rc, mid+1, r, L, R);
    else return query(lc, l, mid, L, mid) + query(rc, mid+1, r, mid+1, R);
}

void update (int d,  int l,  int r,  int L,  int R,  int k)
{
    if(l == L && r == R)
    {
        tr[d].lz = k;
        tr[d].sum = k*(r-l+1);
        return ;
    }
    lazy(d, l, r);
    if( R <= mid) update(lc, l, mid, L, R, k);
    else if(L > mid) update( rc, mid+1, r, L, R, k);
    else
    {
        update(lc, l, mid, L, mid, k);
        update(rc, mid+1, r, mid+1, R, k);
    }
    Push(d);
}

int main()
{
    int T;
    scanf("%d", &T);
    int tt = 1;
    while(T--)
    {
        int N,Q;
        scanf("%d%d", &N, &Q);
        for(int i=1;i<=N;i++)
            a[i] = 1;
        build(1, 1, N);
        for(int i=1;i<=Q;i++)
        {
            int a,b,v;
            scanf("%d%d%d", &a,&b,&v);
            update(1, 1, N, a, b, v);
        }
        printf("Case %d: The total value of the hook is %d.\n", tt++, query(1, 1, N, 1, N));
    }


}
<think>我们正在查找杭电OJ题目HDU1698的相关信息。根据引用内容,我们并没有直接看到HDU1698的题目内容,但我们可以根据题目编号1698推测这是一道关于线段树的题目(题目名为“Just a Hook”),因为它在杭电OJ中是一个经典的线段树应用问题。 题目大意: 通常,HDU1698的题目描述是:有一个长度为n的钩子,初始每个部分都由铜制成(价值为1)。然后有若干操作,每个操作将区间[a, b]的钩子部分替换成另一种材料(银价值为2,金价值为3)。最后要求整个钩子的总价值。 解题思路: 使用线段树进行区间更新(懒惰标记)。线段树的每个节点维护该区间内的材料类型(或者总价值,由于材料一致,所以也可以维护材料类型和区间长度来计算价值)。更新操作需要懒惰标记来优化,避免每次都更新到叶子节点。 代码结构: 1. 线段树节点:通常包括该区间内的总价值,以及懒惰标记(表示该区间被统一设置成的材料类型)。 2. 建树:初始化,整个区间都是铜,即价值为1。 3. 更新:将区间[a, b]设置成材料c(即价值c),更新线段树,并使用懒惰标记。 4. 查询:通常最后查询整个区间的总价值(根节点的值)。 参考引用[2]和[5]中提供了C++代码的示例,我们可以用类似的风格编写。 下面是我编写的HDU1698题目的C++代码(带注释): ```cpp #include <iostream> #include <cstdio> #define lson l, mid, rt<<1 #define rson mid+1, r, rt<<1|1 using namespace std; const int MAXN = 100000; int tree[MAXN<<2]; // 存储线段树,每个节点表示该区间的总价值 int lazy[MAXN<<2]; // 懒惰标记,记录该区间被设置成什么材料 void pushUp(int rt) { // 向上更新:节点的值等于左右儿子节点值的和 tree[rt] = tree[rt<<1] + tree[rt<<1|1]; } void pushDown(int rt, int len) { // 向下更新:如果当前节点有懒惰标记,则更新子节点 if (lazy[rt]) { // 更新左儿子:左儿子区间长度为len - (len>>1) lazy[rt<<1] = lazy[rt]; lazy[rt<<1|1] = lazy[rt]; // 更新左儿子的总价值:材料值乘以区间长度 tree[rt<<1] = lazy[rt] * (len - (len>>1)); tree[rt<<1|1] = lazy[rt] * (len>>1); // 清除当前节点的懒惰标记 lazy[rt] = 0; } } void build(int l, int r, int rt) { // 初始化懒惰标记 lazy[rt] = 0; if (l == r) { // 叶子节点,初始化为1(铜) tree[rt] = 1; return; } int mid = (l + r) >> 1; build(lson); build(rson); pushUp(rt); // 向上更新 } void update(int L, int R, int c, int l, int r, int rt) { // [L,R]为更新区间,c为要设置的材料值 if (L <= l && r <= R) { // 当前区间完全包含在更新区间内 lazy[rt] = c; tree[rt] = c * (r - l + 1); // 更新当前区间的总价值 return; } pushDown(rt, r - l + 1); // 向下更新,传递懒惰标记 int mid = (l + r) >> 1; if (L <= mid) update(L, R, c, lson); if (R > mid) update(L, R, c, rson); pushUp(rt); // 向上更新 } int main() { int T, n, q; scanf("%d", &T); for (int cas = 1; cas <= T; cas++) { scanf("%d", &n); build(1, n, 1); // 建树,初始化 scanf("%d", &q); while (q--) { int a, b, c; scanf("%d%d%d", &a, &b, &c); update(a, b, c, 1, n, 1); // 更新区间[a,b]为材料c } printf("Case %d: The total value of the hook is %d.\n", cas, tree[1]); } return 0; } ``` 注意:题目要求输出格式为“Case X: The total value of the hook is Y.”,其中X是测试用例编号,Y是总价值。 §§相关问题§§ 1. 线段树区间更新中的应用原理是什么? 2. 除了线段树,还有哪些方法可以解决HDU1698这类问题? 3. 杭电OJ上还有哪些经典的线段树题目推荐? </think>根据您的要求,我将为您解析杭电OJ题目HDU1698Just a Hook》,这是一道经典的线段树区间更新问题。 ### 题目解析 **题目描述** 初始有一条由 $n$ 段组成的金属钩($1 \leq n \leq 100,000$),每段材质为铜(价值1)。需要执行 $Q$ 次操作($1 \leq Q \leq 100,000$),每次操作将区间 $[a,b]$ 的材质修改为银(价值2)或金(价值3)。最终计算整个钩子的总价值。 **核心算法** 使用**线段树**配合**懒惰标记(Lazy Propagation)** 高效处理区间更新: 1. **线段树结构** - 每个节点存储区间 $[l,r]$ 的总价值和材质标记 - 初始值:所有节点价值为1(铜) 2. **懒惰标记优化** - 更新时若区间完全覆盖,直接修改节点值并打上懒惰标记 - 查询/更新区间前下传标记,避免重复操作 3. **时间复杂度** $\Theta(Q \log n)$,满足大规模数据要求 ### 参考代码(C++) ```cpp #include <iostream> #include <cstdio> #define lson l, mid, rt<<1 #define rson mid+1, r, rt<<1|1 using namespace std; const int MAXN = 100005; int tree[MAXN<<2]; // 线段树数组 int lazy[MAXN<<2]; // 懒惰标记 // 更新子节点 void pushDown(int rt, int len) { if (lazy[rt]) { lazy[rt<<1] = lazy[rt]; lazy[rt<<1|1] = lazy[rt]; tree[rt<<1] = lazy[rt] * (len - (len>>1)); tree[rt<<1|1] = lazy[rt] * (len>>1); lazy[rt] = 0; } } // 构建线段树 void build(int l, int r, int rt) { lazy[rt] = 0; if (l == r) { tree[rt] = 1; return; } int mid = (l + r) >> 1; build(lson); build(rson); tree[rt] = tree[rt<<1] + tree[rt<<1|1]; } // 区间更新 void update(int L, int R, int val, int l, int r, int rt) { if (L <= l && r <= R) { lazy[rt] = val; tree[rt] = val * (r - l + 1); return; } pushDown(rt, r - l + 1); int mid = (l + r) >> 1; if (L <= mid) update(L, R, val, lson); if (R > mid) update(L, R, val, rson); tree[rt] = tree[rt<<1] + tree[rt<<1|1]; } int main() { int T, n, q; scanf("%d", &T); for (int cas = 1; cas <= T; ++cas) { scanf("%d%d", &n, &q); build(1, n, 1); // 初始化钩子 while (q--) { int a, b, c; scanf("%d%d%d", &a, &b, &c); update(a, b, c, 1, n, 1); //更新区间 } printf("Case %d: The total value of the hook is %d.\n", cas, tree[1]); } return 0; } ``` ### 关键知识点 1. **线段树结构设计** 节点存储区间值和懒惰标记,空间开原始数据4倍 2. **懒惰标记工作流程** ```mermaid graph TD A[区间更新请求] --> B{区间完全覆盖?} B -->|是| C[更新当前节点并打标记] B -->|否| D[下传已有标记] D --> E[递归更新区间] E --> F[合并子节点值] ``` 3. **边界处理技巧** - 使用位运算加速:`rt<<1` 代替 `2*rt` - 区间中点计算:`mid = (l + r) >> 1` ### 注意事项 1. 多组输入数据需要重置线段树和懒惰标记 2. 输出格式必须严格匹配题目要求(包含`Case X:`前缀) 3. 初始钩子长度为n,不是固定值100,000
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