树状数组总结

本文介绍了一种高效实现区间加减和单点查询的技术——树状数组结合差分数组的方法,详细解释了如何通过差分数组简化区间操作,并利用树状数组快速计算区间和,同时优化了单点更新的效率。

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功能1:sum(x)返回原数组[1,x]的区间和,update(x,w)将原数组下标为x的数加上w。
这两个函数使用O(logn)的时间和O(n)的空间完成单点加减,区间求和的功能。


功能2:接下来做一些升级,让树状数组完成区间加减,单点查询的功能。
考虑将原数组差分,令d[i]=a[i]-a[i-1],特别地,d[1]=a[1]。
那么区间[l,r]整体加上k的操作就可以简单地使用d[l]+=k;d[r+1]-=k来完成了。
此时a[i]=d[1]+..+d[i],所以单点查询a[i]实际上就是在求d数组的[1..i]区间和,很容易完成了。


功能3:下面再升级一次,完成区间加减,区间求和的功能。
仍然沿用d数组,考虑a数组[1,x]区间和的计算。d[1]被累加了x次,d[2]被累加了x-1次,...,d[x]被累加了1次。
因此得到sigma(a[i])=sigma{d[i]*(x-i+1)}=sigma{ d[i]*(x+1) - d[i]*i }=(x+1)*sigma(d[i])-sigma(d[i]*i)
所以我们再用树状数组维护一个数组d2[i]=d[i]*i,即可完成任务。功能1:sum(x)返回原数组[1,x]的区间和,update(x,w)将原数组下标为x的数加上w。
这两个函数使用O(logn)的时间和O(n)的空间完成单点加减,区间求和的功能。

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