树状数组(单点修改区间查询、区间修改单点查询、区间修改区间查询)模板

本文提供三道关于树状数组与线段树的经典练习题,包括luogu P3374、P3368及CodeVS 1082,并附带相关模板代码链接。

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### 单点修改区间查询树状数组结合高精度计算的模板题 在某些特定问题中,需要处理大数的单点更新和区间查询操作。树状数组的结构非常适合处理单点修改和前缀和查询,结合高精度计算可以实现对大整数数组的高效维护树状数组将原数列划分为若干个子区间,每个区间包含的元素数量为 $2^k$ 个,其中 $k$ 是区间所在的层数。底层结构使用数组 $C$ 来存储每个区间的部分和,使得每次操作的时间复杂度为 $O(\log n)$ [^1]。 #### 示例题目:树状数组维护高精度数的区间和 **题目描述:** 给定一个数组,其中的每个元素是一个高精度整数(以字符串形式存储)。需要实现以下功能: 1. 查询某个前缀的和(即从第一个元素到第 $k$ 个元素的和)。 2. 更新数组中某个位置的值。 **解法说明:** - 使用树状数组维护数组的前缀和。 - 每个树状数组的节点存储的是该位置对应区间的高精度和。 - 高精度计算通过字符串实现,支持两个大数的加法和减法。 ##### 高精度加法函数 ```cpp #include <bits/stdc++.h> using namespace std; string add(string a, string b) { string ans; int carry = 0, i = a.size() - 1, j = b.size() - 1; while (i >= 0 || j >= 0 || carry > 0) { int sum = carry; if (i >= 0) sum += a[i--] - '0'; if (j >= 0) sum += b[j--] - '0'; ans.push_back(sum % 10 + '0'); carry = sum / 10; } reverse(ans.begin(), ans.end()); return ans; } ``` ##### 高精度减法函数 ```cpp string sub(string a, string b) { string ans; bool flag = false; if (a.size() < b.size() || (a.size() == b.size() && a < b)) { swap(a, b); flag = true; } reverse(a.begin(), a.end()); reverse(b.begin(), b.end()); int c[1000] = {0}, k = a.size(); for (int i = 0; i < a.size(); i++) { if (a[i] < b[i]) { a[i] += 10; a[i + 1]--; } c[i] = a[i] - b[i]; } while (c[k] == 0 && k > 0) k--; if (flag) ans.push_back('-'); while (k >= 0) ans.push_back(c[k--] + '0'); return ans; } ``` ##### 树状数组的定义 ```cpp vector<string> tree; int n; int lowbit(int x) { return x & -x; } ``` ##### 初始化树状数组 ```cpp void init(int size) { n = size; tree.resize(n + 1, "0"); } ``` ##### 单点更新函数 ```cpp void update(int idx, string value) { while (idx <= n) { tree[idx] = add(tree[idx], value); idx += lowbit(idx); } } ``` ##### 前缀查询函数 ```cpp string query(int idx) { string ans = "0"; while (idx > 0) { ans = add(ans, tree[idx]); idx -= lowbit(idx); } return ans; } ``` ##### 主函数逻辑 ```cpp int main() { int n, m; cin >> n >> m; vector<string> arr(n + 1); for (int i = 1; i <= n; i++) cin >> arr[i]; init(n); for (int i = 1; i <= n; i++) update(i, arr[i]); while (m--) { char op; cin >> op; if (op == 'Q') { int idx; cin >> idx; cout << query(idx) << "\n"; } else { int idx; string value; cin >> idx >> value; string delta = sub(value, arr[idx]); arr[idx] = value; update(idx, delta); } } return 0; } ``` ###
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