P3374 【模板】树状数组 1

【模板】树状数组 1

https://www.luogu.com.cn/problem/P3374

题目描述

如题,已知一个数列,你需要进行下面两种操作:

  • 将某一个数加上 xxx

  • 求出某区间每一个数的和

输入格式

第一行包含两个正整数 n,mn,mn,m,分别表示该数列数字的个数和操作的总个数。

第二行包含 nnn 个用空格分隔的整数,其中第 iii 个数字表示数列第 iii 项的初始值。

接下来 mmm 行每行包含 333 个整数,表示一个操作,具体如下:

  • 1 x k 含义:将第 xxx 个数加上 kkk

  • 2 x y 含义:输出区间 [x,y][x,y][x,y] 内每个数的和

输出格式

输出包含若干行整数,即为所有操作 222 的结果。

样例 #1

样例输入 #1
5 5
1 5 4 2 3
1 1 3
2 2 5
1 3 -1
1 4 2
2 1 4
样例输出 #1
14
16

提示

【数据范围】

对于 30%30\%30% 的数据,1≤n≤81 \le n \le 81n81≤m≤101\le m \le 101m10
对于 70%70\%70% 的数据,1≤n,m≤1041\le n,m \le 10^41n,m104
对于 100%100\%100% 的数据,1≤n,m≤5×1051\le n,m \le 5\times 10^51n,m5×105

数据保证对于任意时刻,aaa 的任意子区间(包括长度为 111nnn 的子区间)和均在 [−231,231)[-2^{31}, 2^{31})[231,231) 范围内。

样例说明:

故输出结果14、16

代码

#include <bits/stdc++.h>
#define endl "\n"
using namespace std;

int lowbit(const int &n) {
  return n & (-n);
}
int getSum(const vector<int> &BIT, int x) {  // 求前x项和
  int result = 0;
  while (x) {
    result += BIT[x];
    x -= lowbit(x);
  }
  return result;
}
// 树状数组某一位加上数字
void updateBIT(vector<int> &BIT, int index, int value) {
  while (index < BIT.size()) {
    BIT[index] += value;
    index += lowbit(index);
  }
}
// 构建树状数组
void constructBIT(const vector<int> &originArr, vector<int> &BIT) {
  for (size_t i = 0; i < originArr.size(); i++) {
    updateBIT(BIT, i + 1, originArr[i]);
  }
}
void solve() {
  int n, m;  // n为数列数字的个数,m为操作的总个数
  cin >> n >> m;

  vector<int> originArr(n);  // 输入原始数组
  for (int i = 0; i < n; i++) {
    cin >> originArr[i];
  }

  vector<int> BIT(n + 1, 0);     // 树状数组
  constructBIT(originArr, BIT);  // 构建树状数组

  while (m--) {  // m次操作
    int op, x, y;
    cin >> op >> x >> y;
    if (op == 1) {
      updateBIT(BIT, x, y);
    } else {
      cout << getSum(BIT, y) - getSum(BIT, x - 1) << endl;
    }
  }
}

int main() {
  ios::sync_with_stdio(false);
  cin.tie(nullptr);

  solve();
  return 0;
}

  • 树状数组的基础用法
### 关于树状数组2的模板与实现 树状数组2通常指的是支持 **区间修改** 和 **单点查询** 或者 **区间查询** 的高级版本。相比于基础版树状数组(仅支持单点修改和区间查询),它通过维护两个独立的树状数组来完成更复杂的操作。 #### 基本原理 为了处理区间加法问题,可以引入差分的思想[^3]。具体来说,定义 `ans` 表示实际的前缀和,`ans1` 是第一个树状数组存储的前缀和,`ans2` 是第二个树状数组用于修正偏移量,则有如下关系: \[ \text{ans}[i] = \text{ans1}[i] \times i - \text{ans2}[i]. \] 这种设计使得我们可以高效地执行以下两种操作: 1. 对某个区间的值加上一个常数。 2. 查询某个位置的实际数值或者某一区间的总和。 以下是具体的代码实现: ```cpp #include <bits/stdc++.h> using namespace std; // 定义最大数据范围 const int MAXN = 1e5 + 5; long long c1[MAXN], c2[MAXN]; // 两个树状数组分别记录原始值和偏移量 // lowbit函数计算二进制最低位1对应的十进制值 inline int lowbit(int x) { return x & (-x); } // 更新树状数组c1和c2的操作 void update(long long* tree, int pos, int delta, int n) { while (pos <= n) { tree[pos] += delta; pos += lowbit(pos); } } // 获取树状数组c1或c2的前缀和 long long query(long long* tree, int pos) { long long res = 0; while (pos > 0) { res += tree[pos]; pos -= lowbit(pos); } return res; } // 区间[a,b]增加val void add_range(int a, int b, int val, int n) { update(c1, a, val, n); // 修改a处的影响 update(c1, b + 1, -val, n); // 取消b+1之后的影响 update(c2, a, val * (a - 1), n); // 修改a处的偏移影响 update(c2, b + 1, -val * b, n); // 取消b+1之后的偏移影响 } // 单点查询第k个元素的真实值 long long get_value(int k) { return query(c1, k) * k - query(c2, k); } int main() { ios::sync_with_stdio(false); cin.tie(0); int n, m; cin >> n >> m; // 数组长度n,m次操作 memset(c1, 0, sizeof(c1)); memset(c2, 0, sizeof(c2)); for (int i = 1; i <= n; ++i) { // 初始化数组 int temp; cin >> temp; add_range(i, i, temp, n); // 将初始值转化为区间更新的形式 } for (int i = 0; i < m; ++i) { char op; cin >> op; if (op == 'Q') { // 查询操作 int idx; cin >> idx; cout << get_value(idx) << "\n"; } else if (op == 'C') { // 修改操作 int l, r, v; cin >> l >> r >> v; add_range(l, r, v, n); } } return 0; } ``` 上述代码实现了树状数组2的核心功能——即支持区间修改和单点查询的功能。其中的关键在于利用了两个树状数组 `c1` 和 `c2` 来模拟差分数组的效果。 --- ### 性能分析 相比线段树,树状数组2具有更高的效率和更低的空间开销,在许多场景下更适合快速解决问题[^2]。然而需要注意的是,当题目需求更加复杂时(如多维查询、动态开点等),可能仍需借助线段树或其他高级结构。 ---
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