【线段树】P3373 【模板】线段树 2

本文详细介绍了一种高效的数据结构——段式树状数组(Segment Tree),并提供了完整的C++实现代码。段式树状数组可以快速处理区间更新和查询操作,适用于解决动态范围查询问题。文中代码实现了构建树、区间乘法更新、区间加法更新和区间求和查询等功能。

模板复习

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
long long c[500010];
long long p;
struct sgt{
    long long sum[2000010];
    long long addv[2000010];
    long long mulv[2000010];
    void build(int o,int l,int r){
        addv[o]=0;
        mulv[o]=1;
        if(l==r)sum[o]=c[l];
        else{
            int mid=(l+r)>>1;
            int lson=o<<1;
            int rson=lson|1;
            build(lson,l,mid);
            build(rson,mid+1,r);
            sum[o]=(sum[lson]+sum[rson])%p;
        }
    }    
    void push_down(int o,int l,int r,int mid,int lson,int rson){
        mulv[lson]=(mulv[lson]*mulv[o])%p;
        mulv[rson]=(mulv[rson]*mulv[o])%p;
        addv[lson]=(addv[lson]*mulv[o])%p;
        addv[rson]=(addv[rson]*mulv[o])%p;
        sum[lson]=(sum[lson]*mulv[o])%p;
        sum[rson]=(sum[rson]*mulv[o])%p;
        mulv[o]=1;
        addv[lson]=(addv[lson]+addv[o])%p;
        addv[rson]=(addv[rson]+addv[o])%p;
        sum[lson]=(sum[lson]+(mid-l+1)*addv[o])%p;
        sum[rson]=(sum[rson]+(r-mid)*addv[o])%p;
        addv[o]=0;
    }
    void addall(int o,int l,int r,int a,int b,int x){
        if(l>=a && r<=b){
            addv[o]=(addv[o]+x)%p;
            sum[o]=(sum[o]+(r-l+1)*x)%p;
            return;
        }
        else{
            int mid=(l+r)>>1;
            int lson=o<<1;
            int rson=lson|1;
            if(mulv[o]!=1 || addv[o])push_down(o,l,r,mid,lson,rson);
            if(a<=mid)addall(lson,l,mid,a,b,x);
            if(b>mid)addall(rson,mid+1,r,a,b,x);
            sum[o]=(sum[lson]+sum[rson])%p;
        }
    }
    void mulall(int o,int l,int r,int a,int b,int x){
        if(l>=a && r<=b){
            mulv[o]=(mulv[o]*x)%p;
            addv[o]=(addv[o]*x)%p;
            sum[o]=(sum[o]*x)%p;
            return;
        }
        else{
            int mid=(l+r)>>1;
            int lson=o<<1;
            int rson=lson|1;
            if(mulv[o]!=1 || addv[o])push_down(o,l,r,mid,lson,rson);
            if(a<=mid)mulall(lson,l,mid,a,b,x);
            if(b>mid)mulall(rson,mid+1,r,a,b,x);
            sum[o]=(sum[lson]+sum[rson])%p;
        }
    }
    long long query(int o,int l,int r,int a,int b){
        if(l>=a && r<=b)return sum[o]%p;
        else{
            int mid=(l+r)>>1;
            int lson=o<<1;
            int rson=lson|1;
            long long ans=0;
            if(mulv[o]!=1 || addv[o])push_down(o,l,r,mid,lson,rson);
            if(a<=mid)ans+=query(lson,l,mid,a,b);
            if(b>mid)ans+=query(rson,mid+1,r,a,b);
            return ans%p;
        }
    }
};
sgt tree;
int n,m,i,f;
int x,y;
long long k;
int main(){
    scanf("%d%d%d",&n,&m,&p);
    for(i=1;i<=n;i++)scanf("%d",&c[i]);
    tree.build(1,1,n);
    for(i=1;i<=m;i++){
        scanf("%d",&f);
        switch(f){
            case 1:{
                scanf("%d%d%d",&x,&y,&k);
                tree.mulall(1,1,n,x,y,k);
                break;
            }
            case 2:{
                scanf("%d%d%d",&x,&y,&k);
                tree.addall(1,1,n,x,y,k);
                break;
            }
            case 3:{
                scanf("%d%d",&x,&y);
                printf("%lld\n",tree.query(1,1,n,x,y));
                break;
            }    
        }
    }
    return 0;
}
<think>好的,我需要处理用户关于线段树算法的问题,特别是题目模板P3372。首先,用户提供了几个引用,我需要结合这些引用来构建回答。 用户的需求是寻找线段树算法的资料和题目解析,特别是P3372模板。根据引用[1],里面提到了线段树的多个板块,包括普通线段树的用法和写法,可能涉及到模板。引用[2]提到用户想用树状数组但后来转向线段树,说明P3372可能是一个基础的线段树题目。引用[3]提供了扫描线模板,但用户需要的是P3372,可能属于更基础的区间修改和查询。引用[4]提到数列的初始值,这对应P3372的输入格式。 接下来,我需要确保回答结构清晰,符合用户的要求。回答需要包括线段树的基本概念,P3372的题目描述,线段树的构建、更新、查询的实现,以及代码示例。同时,要引用用户提供的参考资料,特别是引用[1]和[2],因为它们直接提到了线段树模板题。还要生成相关问题,引导用户进一步学习。 需要注意LaTeX格式的正确使用,行内公式用$...$,独立公式用$$...$$。例如,在解释区间操作时,用$O(\log n)$表示时间复杂度。代码块需要用Python示例,并正确缩进。 最后,生成的相关问题需要围绕线段树的扩展内容,如延迟标记、其他题目、与其他数据结构的结合等,参考引用中的内容来设计问题。确保每个引用标识自然地出现在回答中对应的位置,比如在讲解线段树模板时引用[1][2]。</think>### 线段树算法与题目 P3372 解析 #### 1. 线段树基本概念 线段树是一种用于高效处理**区间查询**和**区间更新**的数据结构,支持在$O(\log n)$时间复杂度内完成以下操作: - **区间查询**(如求和、最大值、最小值) - **区间修改**(如区间加、区间赋值) #### 2. 题目 P3372 描述 题目要求实现线段树的两种操作: 1. **区间加法**:将区间$[l, r]$内的每个数加上$k$ 2. **区间求和**:查询区间$[l, r]$内所有数的和 输入格式与引用[4]一致,例如初始数列为:$a_1, a_2, \dots, a_n$[^4]。 #### 3. 线段树实现步骤 ##### (1) 线段树结构 - 每个节点表示一个区间$[L, R]$ - 叶子节点对应单个元素 - 非叶子节点维护子区间的合并信息(如区间和) ##### (2) 关键操作实现 **a. 建树** 递归地将区间二分,直到叶子节点。例如对于区间$[1, n]$: $$ \text{mid} = \left\lfloor \frac{L + R}{2} \right\rfloor $$ **b. 区间更新(延迟标记)** 使用**延迟标记**(Lazy Tag)优化多次更新。例如当对区间$[l, r]$加$k$时,若当前节点区间$[L, R]$完全包含于$[l, r]$,则更新当前节点的值并打上标记,暂不更新子节点。 **c. 区间查询** 递归查询子区间,合并结果。例如求和时: $$ \text{sum}([L, R]) = \text{sum}([L, \text{mid}]) + \text{sum}([\text{mid}+1, R]) $$ ##### (4) 代码实现(Python示例) ```python class SegmentTree: def __init__(self, data): self.n = len(data) self.tree = [0] * (4 * self.n) self.lazy = [0] * (4 * self.n) self.build(0, 0, self.n - 1, data) def build(self, node, l, r, data): if l == r: self.tree[node] = data[l] return mid = (l + r) // 2 self.build(2*node+1, l, mid, data) self.build(2*node+2, mid+1, r, data) self.tree[node] = self.tree[2*node+1] + self.tree[2*node+2] def push_down(self, node, l, r): if self.lazy[node] != 0: mid = (l + r) // 2 left_node, right_node = 2*node+1, 2*node+2 self.tree[left_node] += self.lazy[node] * (mid - l + 1) self.tree[right_node] += self.lazy[node] * (r - mid) self.lazy[left_node] += self.lazy[node] self.lazy[right_node] += self.lazy[node] self.lazy[node] = 0 def update_range(self, node, l, r, ul, ur, val): if ur < l or ul > r: return if ul <= l and r <= ur: self.tree[node] += val * (r - l + 1) self.lazy[node] += val return self.push_down(node, l, r) mid = (l + r) // 2 self.update_range(2*node+1, l, mid, ul, ur, val) self.update_range(2*node+2, mid+1, r, ul, ur, val) self.tree[node] = self.tree[2*node+1] + self.tree[2*node+2] def query_range(self, node, l, r, ql, qr): if qr < l or ql > r: return 0 if ql <= l and r <= qr: return self.tree[node] self.push_down(node, l, r) mid = (l + r) // 2 return self.query_range(2*node+1, l, mid, ql, qr) + self.query_range(2*node+2, mid+1, r, ql, qr) ``` #### 4. 相关优化与扩展 - **延迟标记的细节处理**:需在查询和更新时正确下推标记[^1] - **动态开点线段树**:适用于稀疏区间问题 - **结合其他算法**:如扫描线算法(见引用[3]中的矩形面积问题)[^3]
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