模板 树状数组套主席树查询动态区间k小，区间修改版

模板：

给$n$个可重集，要求维护他们，支持以下操作：

（1）$l,r,k$，对编号为$[l,r]$的每个可重集，加入元素$k$

（2）$l,r,k$，对编号为$[l,r]$的所有可重集的并集，求里面的第$k$大元素

Solution：

动态区间$k$小问题支持的是单点修改，而这里需要支持的是区间修改。

对于树状数组，原始版本支持单点增，区间和查询，差分版本支持区间加，单点查询。现在要对$[l,r]$的每个可重集修改，那么树状数组需要支持区间加，同时又要合并线段树，所以树状数组还需要支持区间和查询，下面是一种改进的方法，使得树状数组同时支持以上两种操作。

令树状数组维护的原始数组为$a$，差分数组为$b$，其中$b[i]=a[i]-a[i-1]$

由差分的前缀和是本身，有

$$a[i]=b[1]+b[2]+b[3]+....+b[i]$$

又前缀和为

$$sum[i]=a[1]+a[2]+...+a[i]$$

将前缀和改写为差分形式有

$$sum[i]=(b[1])+(b[1]+b[2])+(b[1]+b[2]+b[3])+....+(b[1]+b[2]+b[3]+...+b[i])$$

即

$$sum[i]=(i+1)\ast (b[1]+b[2]+...+b[i])-(1\ast b[1]+2\ast b[2]+...+i\ast b[i])$$

其中$(b[1]+b[2]+...+b[i])$可以看作差分数组的前缀和，可以用树状数组维护，$(1\ast b[1]+2\ast b[2]+...+i\ast b[i])$也可以用树状数组维护，这个维护的时候$add(x,k)$，对每个$i$，（$i$是原始$x$加上了若干个$lowbit$之后的$x$）都加上$x\ast k$（最开始的$x$），用两个树状数组分别维护上面的即可

代码

void add(int x,int k)
{
    int tmp=x*k;
    while(x<=n)
    {
        tree1[x]+=k;
        tree2[x]+=tmp;
        x+=lowbit(x);
    }
}
/*
    区间[l,r]增加k
    add(l,k);
    add(r+1,-k);
*/
int query(int l,int r)//查询[l,r]区间和
{
    int ret=0,x=r;
    while(x)
    {
        ret+=(r+1)*tree1[x]-tree2[x];
        x-=lowbit(x);
    }
    x=l-1;
    while(x)
    {
        ret-=l*tree1[x]-tree2[x];
        x-=lowbit(x);
    }
    return ret;
}

总代码：

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

struct question
{
    ll op,l,r,k;
}q[50005];

ll vv[50005];
int n,m,len,version1[50005],version2[50005];
int cnt,lson[25000005],rson[25000005],tree[25000005];
inline int lowbit(int x){return -x&x;}
inline int& ls(int x){return lson[x];}
inline int& rs(int x){return rson[x];}
inline void push_up(int x){tree[x]=tree[ls(x)]+tree[rs(x)];}

void modify(int nl,int l,int r,int x,int k)
{
    if(l==r){tree[x]+=k;return;}
    int mid=l+r>>1;
    if(nl<=mid)
    {
        if(!ls(x)) ls(x)=++cnt;
        modify(nl,l,mid,ls(x),k);
    }
    else
    {
        if(!rs(x)) rs(x)=++cnt;
        modify(nl,mid+1,r,rs(x),k);
    }
    push_up(x);
}

void add(int x,int k,int v)
{
    int tmp=x*v;
    while(x<=n)
    {
        if(!version1[x]) version1[x]=++cnt;
        if(!version2[x]) version2[x]=++cnt;
        modify(k,1,len,version1[x],v);
        modify(k,1,len,version2[x],tmp);
        x+=lowbit(x);
    }
}

int L,R;
int tmp1[50005],tmp2[50005],pp1,pp2;
int tmp3[50005],tmp4[50005],pp3,pp4;

int solve(int l,int r,int k)
{
    if(l==r) return vv[l];
    int mid=l+r>>1; ll sum=0;
    for(int i=1;i<=pp1;i++) sum+=1ll*(R+1)*tree[rs(tmp1[i])];
    for(int i=1;i<=pp2;i++) sum-=tree[rs(tmp2[i])];
    for(int i=1;i<=pp3;i++) sum-=1ll*(L+1)*tree[rs(tmp3[i])];
    for(int i=1;i<=pp4;i++) sum+=tree[rs(tmp4[i])];
    if(k<=sum)
    {
        for(int i=1;i<=pp1;i++) tmp1[i]=rs(tmp1[i]);
        for(int i=1;i<=pp2;i++) tmp2[i]=rs(tmp2[i]);
        for(int i=1;i<=pp3;i++) tmp3[i]=rs(tmp3[i]);
        for(int i=1;i<=pp4;i++) tmp4[i]=rs(tmp4[i]);
        return solve(mid+1,r,k);
    }
    else
    {
        for(int i=1;i<=pp1;i++) tmp1[i]=ls(tmp1[i]);
        for(int i=1;i<=pp2;i++) tmp2[i]=ls(tmp2[i]);
        for(int i=1;i<=pp3;i++) tmp3[i]=ls(tmp3[i]);
        for(int i=1;i<=pp4;i++) tmp4[i]=ls(tmp4[i]);
        return solve(l,mid,k-sum);
    }
}

int query(int l,int r,int k)
{
    pp1=pp2=pp3=pp4=0; L=l-1; R=r;
    for(int i=r;i;i-=lowbit(i)) tmp1[++pp1]=version1[i],tmp2[++pp2]=version2[i];
    for(int i=l-1;i;i-=lowbit(i)) tmp3[++pp3]=version1[i],tmp4[++pp4]=version2[i];
    return solve(1,len,k);
}

int main()
{
    ios::sync_with_stdio(false);
    cin.tie(0); cout.tie(0);
    cin>>n>>m;
    for(int i=1;i<=m;i++)
    {
        auto& [op,l,r,k]=q[i];
        cin>>op>>l>>r>>k;
        if(op==1) vv[++len]=k;
    }
    sort(vv+1,vv+1+len); len=unique(vv+1,vv+1+len)-vv-1;
    for(int i=1;i<=m;i++)
        if(q[i].op==1) q[i].k=lower_bound(vv+1,vv+1+len,q[i].k)-vv;
    for(int i=1;i<=m;i++)
    {
        auto& [op,l,r,k]=q[i];
        if(op==1)
        {
            add(l,k,1);
            add(r+1,k,-1);
        }
        else cout<<query(l,r,k)<<endl;
    }
    return 0;
}