树状数组运用

本文介绍了一种高效的数据结构及其应用,用于快速查询和更新士兵杀敌数,特别适用于南将军的手下军师小工进行战斗数据分析。

士兵杀敌(二)

时间限制:1000 ms  |  内存限制:65535 KB
难度:5
描述

南将军手下有N个士兵,分别编号1到N,这些士兵的杀敌数都是已知的。

小工是南将军手下的军师,南将军经常想知道第m号到第n号士兵的总杀敌数,请你帮助小工来回答南将军吧。

南将军的某次询问之后士兵i可能又杀敌q人,之后南将军再询问的时候,需要考虑到新增的杀敌数。

 

输入
只有一组测试数据
第一行是两个整数N,M,其中N表示士兵的个数(1<N<1000000),M表示指令的条数。(1<M<100000)
随后的一行是N个整数,ai表示第i号士兵杀敌数目。(0<=ai<=100)
随后的M行每行是一条指令,这条指令包含了一个字符串和两个整数,首先是一个字符串,如果是字符串QUERY则表示南将军进行了查询操作,后面的两个整数m,n,表示查询的起始与终止士兵编号;如果是字符串ADD则后面跟的两个整数I,A(1<=I<=N,1<=A<=100),表示第I个士兵新增杀敌数为A.
输出
对于每次查询,输出一个整数R表示第m号士兵到第n号士兵的总杀敌数,每组输出占一行
样例输入
5 6
1 2 3 4 5
QUERY 1 3
ADD 1 2
QUERY 1 3
ADD 2 3
QUERY 1 2
QUERY 1 5
样例输出
6
8
8
20

 

 

### 树状数组的数据结构实现及应用 #### 什么是树状数组树状数组(Binary Indexed Tree, BIT)是一种基于数的二进制特性的高效数据结构,用于支持动态数组上的区间查询和单点/区间更新操作。它通过一种特殊的树形结构来存储累积信息,从而能够在对数时间内完成这些操作[^1]。 #### 树状数组的核心特性 树状数组的主要特点在于其编程简单性和高效的性能表现。相比于其他复杂的数据结构(如线段树),树状数组仅需少量代码即可实现核心功能,并且运行速度更快[^3]。 #### 基本操作原理 树状数组的操作依赖于 `lowbit` 技术,该技术能够提取整数最低位的1及其后续零所表示的数值。具体而言: - **Lowbit函数定义**:对于任意正整数 \( x \),\( lowbit(x) = x \& (-x) \)[^4]。 此函数帮助定位父节点以及子节点之间的关系,在构建和维护树状数组时起到关键作用。 #### 查询与更新方法 以下是树状数组两种基本操作的具体实现: ##### 单点更新 当需要改变原始数组中的某一项值时,必须同步调整树状数组对应位置及其祖先结点的信息。算法如下所示: ```cpp void update(int idx, int delta){ while(idx <= n){ t[idx] += delta; idx += lowbit(idx); } } ``` ##### 区间求和 为了计算从索引1到指定索引处所有元素之和,可以采用累加方式逐步访问相关联的节点直到根部为止。伪代码形式呈现如下: ```cpp int query(int idx){ int res = 0; while(idx > 0){ res += t[idx]; idx -= lowbit(idx); } return res; } ``` 上述两部分构成了完整的树状数组框架,适用于处理频繁发生的范围汇总请求与局部修正指令组合场景下的优化解决方案[^2]^。 #### 应用实例分析 假设存在一个长度为n的一维数组a[],目标是对这个序列执行多次交替进行的修改命令(增加或者减少特定下标的数值大小)同时间歇性询问关于不同片段内的总合状况,则运用BIT将是理想的选择之一因为每次交互都能维持O(logN)的时间消耗级别. ---
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