线段树入门总结

树结构的基本思想是分割,普通二叉搜索树是按照数据来划分(想了解二叉搜索树的请移步:Here),线段树处理的对象是线段(区间也可以看成线段,L==R时为一个点),它把线段组织成有利于检索和统计的形式,它的本质是线段的二叉搜索树。但是它的线段可以分解和合并,线段树又有一些一般二叉检索树没有的特殊操作。另外线段树操作的是整个区间,它的时间复杂度不依赖于数据对象。它将一个区间划分成一些单元区间,每个单元区间对应线段树中的一个叶结点。使用线段树可以快速的查找某一个节点在若干条线段中出现的次数,时间复杂度为O(logN)。而未优化的空间复杂度为2N,因此有时需要离散化让空间压缩。
线段树的定义:
线段树是一棵二叉检索树,最终将一个区间 [1,n] 划分为一些 [ i,i+1 ]的但愿区间,每个单元区间对应一个叶节点。叶节点区间只有一个数(L == R)。对于每个线段树的非叶子节点 [ a, b ],其左儿子 为 [a,(a+b)/2],右儿子为 [ (a+b)/2 + 1,b]。所以线段树是一颗平衡二叉树。最后节点数目为 N 即整段区间的长度,其节点数为 n + n/2 + n/4 + … = 2n。所以其空间复杂度为 O(2n)。
时间复杂度为 log n(插入或者读取均为log n)。其结构如图
线段树的处理对象:
 线段树的处理对象是一段区间,区间上的格点对应有限个区域的变量,处理问题的时候,抽出区间上的格点,也是明确每个格点对应变量的含义。
线段树的基本结构:
一棵线段树,应该具有 插入 , 修改 , 查询 三个基本功能。
【代码实现】:
我们以区间最值问题(RMQ)为例:
我们先声明线段树所需的结构体
[cpp] view plain copy

#include <stdio.h>  
#define MAXN 1<<19  
typedef struct  
{  
    int value;      //区间最值  
    int left,right; //区间范围  
}Tree;  
Tree node[2*MAXN];  
int father[MAXN];   //记录叶子对应结构体的 下标</span>  

如图所示:
如果 二叉树 的 父节点 为 k,那么其 左儿子为 2k,右儿子 为 2k+1。
现在我们可以建立线段树里。
[cpp] view plain copy

//线段树的建立  
void build(int i, int left, int right){    //i为结构体数组的下标  
    node[i].left = left;          //为节点成员初始化  
    node[i].right = right;  
    node[i].value = 0;  
    if(left == right){   //当线段树的节点为叶子时,结束递归  
        father[left] = i;//将叶子在结构体数组的下标记录,以便更新是可以自下而上  
        return ;  
    }  
    //现在分别建立该节点的左右孩子  
    build(i<<1,left,(left+right)/2);  
    build( (i<<1)+1,1+(left+right)/2,right);  
    return ;  
}  

因为我们现在是以最值得问题作为样例,所以我们更新数据的话就是单点操作,这里最值我们以最大值为例
[cpp] view plain copy

//自上往下的更新,n_i 如上图所意  
void Updata(int n_i){  
    if(n_i == 1) return ;   //找到了根节点,结束递归  
    int fa = n_i/2;     //找到了父节点  
    int a = node[2*fa].value;  //该父节点的左儿子的值  
    int b = node[2*fa + 1].value;//该父节点的右儿子的值  
    node[fa].value = a>b?a:b;       //更新节点数据  
    Updata(fa);             //递归更新  
    return ;  
}  

现在我们剩下的就差查询操作了
[cpp] view plain copy

int Max = -MAXN;  
//k为结构体下标,通常我都从根节点开始查询,所以,通常我们初始化时为1  
//查询区间为 [ left, right ]  
void Query(int k,int left,int right){  
    //当查询区间完全重合时  
    if(node[k].left == left && node[k].right == right){  
        Max = Max > node[k].value ? Max : node[k].value;  
        return ;  
    }  
    //对左子树进行操作  
    if(left <= node[2*k].right){  //如果与左区间有交集  
        if(right <= node[2*k].right)  //如果完全包含于左区间,则查询范围不变  
            Query(2*k,left,right);  
        else//否则这将区间查分开,先查询左边的  
            Query(2*k,left,node[2*k].right);  
    }  
    //对右子树进行操作  
    if(right >= node[2*k+1].left){  //如果与右区间有交集  
        if(left >= node[2*k+1].left)  //如果完全包含于右区间,则查询范围不变  
            Query(2*k+1,left,right);  
        else//否则这将区间查分开,先查询右边的  
            Query(2*k+1,node[2*k+1].left,right);  
    }  
    return ;  
}  
潮汐研究作为海洋科学的关键分支,融合了物理海洋学、地理信息系统及水利工程等多领域知识。TMD2.05.zip是一套基于MATLAB环境开发的潮汐专用分析工具集,为科研人员与工程实践者提供系统化的潮汐建模与计算支持。该工具箱通过模块化设计实现了两大核心功能: 在交互界面设计方面,工具箱构建了图形化操作环境,有效降低了非专业用户的操作门槛。通过预设参数输入模块(涵盖地理坐标、时间序列、测站数据等),用户可自主配置模型运行条件。界面集成数据加载、参数调整、可视化呈现及流程控制等标准化组件,将复杂的数值运算过程转化为可交互的操作流程。 在潮汐预测模块中,工具箱整合了谐波分解法与潮流要素解析法等数学模型。这些算法能够解构潮汐观测数据,识别关键影响要素(包括K1、O1、M2等核心分潮),并生成不同时间尺度的潮汐预报。基于这些模型,研究者可精准推算特定海域的潮位变化周期与振幅特征,为海洋工程建设、港湾规划设计及海洋生态研究提供定量依据。 该工具集在实践中的应用方向包括: - **潮汐动力解析**:通过多站点观测数据比对,揭示区域主导潮汐成分的时空分布规律 - **数值模型构建**:基于历史观测序列建立潮汐动力学模型,实现潮汐现象的数字化重构与预测 - **工程影响量化**:在海岸开发项目中评估人工构筑物对自然潮汐节律的扰动效应 - **极端事件模拟**:建立风暴潮与天文潮耦合模型,提升海洋灾害预警的时空精度 工具箱以"TMD"为主程序包,内含完整的函数库与示例脚本。用户部署后可通过MATLAB平台调用相关模块,参照技术文档完成全流程操作。这套工具集将专业计算能力与人性化操作界面有机结合,形成了从数据输入到成果输出的完整研究链条,显著提升了潮汐研究的工程适用性与科研效率。 资源来源于网络分享,仅用于学习交流使用,请勿用于商业,如有侵权请联系我删除!
评论
成就一亿技术人!
拼手气红包6.0元
还能输入1000个字符
 
红包 添加红包
表情包 插入表情
 条评论被折叠 查看
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值