LeetCode #307 - Range Sum Query - Mutable

本文介绍了一种高效处理数组区间求和与更新操作的方法,通过树状数组和线段树实现快速查询与修改,适用于数据频繁变化的场景。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

题目描述:

Given an integer array nums, find the sum of the elements between indices i and j (i ≤ j), inclusive.

The update(i, val) function modifies nums by updating the element at index i to val.

Example:

Given nums = [1, 3, 5]

sumRange(0, 2) -> 9

update(1, 2)

sumRange(0, 2) -> 8

Note:

1. The array is only modifiable by the update function.

2. You may assume the number of calls to update and sumRange function is distributed evenly.

可以采用树状数组和线段树两种方法解决。

class NumArray {
public:
    int lowbit(int x)
    {
        return x&-x;
    }
    
    void add(int i, int x)
    {
        while(i<v.size())
        {
            v[i]+=x;
            i+=lowbit(i);
        }
    }
    
    int sum(int n)
    {
        int sum=0;
        while(n>0)
        {
            sum+=v[n];
            n-=lowbit(n);
        }
        return sum;
    }
    
    NumArray(vector<int> nums) {
        n=nums;
        v=vector<int>(nums.size()+1,0);
        for(int i=1;i<v.size();i++) add(i,nums[i-1]);
    }
    
    void update(int i, int val) {
        add(i+1,val-n[i]);
        n[i]=val;
    }
    
    int sumRange(int i, int j) {
        return sum(j+1)-sum(i);
    }
    
private:
    vector<int> v; // 树状数组下标从1开始
    vector<int> n; // 原数组下标从0开始
};
class SegmentTreeNode{
public:
    int sum;
    int begin;
    int end;
    SegmentTreeNode* left;
    SegmentTreeNode* right;
    SegmentTreeNode(int b, int e)
    {
        begin=b;
        end=e;
        sum=0;
        left=NULL;
        right=NULL;
    }
};

class NumArray {
public:
    NumArray(vector<int> nums) {
        root=buildTree(nums,0,nums.size()-1);
    }
    
    void update(int i, int val) {
        update(root,i,val);
    }
    
    int sumRange(int i, int j) {
        return sumRange(root,i,j);
    }
    
    SegmentTreeNode* buildTree(vector<int>& nums, int i, int j) {
        if(i>j) return NULL;
        SegmentTreeNode* node=new SegmentTreeNode(i,j);
        if(i==j) node->sum=nums[i];
        else 
        {
            int mid=(i+j)/2;
            node->left=buildTree(nums,i,mid); //存在奇数个元素时,中间元素分给左子树
            node->right=buildTree(nums,mid+1,j);
            node->sum=node->left->sum+node->right->sum; //左右子树构造好之后再给根节点赋值,典型的回溯的过程
        }
        return node;
    }
    
    void update(SegmentTreeNode* node, int i, int val) 
    {
        if(node->begin==i&&node->end==i) 
        {
            node->sum=val;
            return;
        }
        int mid=(node->begin+node->end)/2;
        if(i<=mid) update(node->left,i,val); //往左子树走
        else update(node->right,i,val); //往右子树走
        node->sum=node->left->sum+node->right->sum; //左右子树更新好之后再给根节点赋值,典型的回溯的过程
    }
    
    int sumRange(SegmentTreeNode* node, int i, int j) {
        if(node->begin==i&&node->end==j) return node->sum;
        int mid=(node->begin+node->end)/2;
        if(j<=mid) return sumRange(node->left,i,j); //说明[i,j]在左子树范围内
        else if(i>mid) return sumRange(node->right,i,j); //说明[i,j]在右子树范围内
        else return sumRange(node->left,i,mid)+sumRange(node->right,mid+1,j);
    }
    
private:
    SegmentTreeNode* root;
};

 

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