带懒标记的线段树讲解 + 例题AcWing 243. 一个简单的整数问题2

这篇博客介绍了在线段树中如何利用懒惰标记(延迟标记)来优化区间修改操作,确保每次ask查询和modify修改指令的时间复杂度为O(logN)。在区间修改时,通过设置懒标记避免了不必要的子节点更新,而在后续查询中才进行必要的信息传递。文章通过实例展示了线段树节点的数据结构、pushdown函数以及modify和ask函数的实现细节,最后提供了一段完整的C++代码示例来说明这个方法的应用。

算法介绍

在线段树的 “ask区间查询” 指令中,每当遇到被询问区间[L,r] 完全覆盖的节点 时,可以立即该节点上存储的信息 作为候选答案 返回。可以证明,被询问区间[L,r]在线段树上会被分成O(log N)个小区间(节点),从而在 O(log N)的时间内求出答案。

不过,在 “modify区间修改” 指令中,如果某个节点被修改区间[L,r]完全覆盖,那么 以 该节点为根整棵子树 中的 所有节点存储的信息 都会发生 变化,如果 逐一更新,将使得 一次区间修改指令时间复杂度 增加到O(N)时间复杂度太高,这是我们不能接受的。

试想,如果我们在 一次修改指令 中发现 节点p 代表的区间[pl, pr]指定modify 的区间[l,r] 完全覆盖,并且 逐一更新 了子树p 中的所有节点,但是在之后的查询指令中却 根本没有用到[l,r]的子区间作为候选答案,那么更新 p 的整棵子树就是徒劳的。

换言之﹐我们在执行 modify修改指令 时,同样可以和 ask查询 一样在l≤pl≤pr≤r的情况下 立即返回

如何做到上面这一点呢?

我们可以 在回溯之前向节点 p增加一个懒标记(延迟标记),标识:“该节点曾经被修改,但其子节点尚未被更新”。(核心定义一定要清楚)

如果在 后续的指令 中,需要 从节点p向下递归,我们再检查 p 是否具有标记

  • 若有标记,就根据标记信息 更新p 的两个子节点,同时为p两个子节点增加标记,然后清除p 的标记。(一定要记得清除!因为此时该节点的直

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