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原数组是a1~a8,数组状数组是c1~c8,它们拥有的元素个数完全一样,并且都从下标1开始存储元素。
分析树数组和原数组的关系,列出对应的二进制:
树状数组节点下标 | 节点下标的二进制 | 对应原数组节点范围 | 最后一个元素下标 | 元素个数 |
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1 | 0001 | 1 | 1 | 1 |
2 | 0010 | 1~2 | 2 | 2 |
3 | 0011 | 3 | 3 | 1 |
4 | 0100 | 1~4 | 4 | 4 |
5 | 0101 | 5 | 5 | 1 |
6 | 0110 | 5~6 | 6 | 2 |
7 | 0111 | 7 | 7 | 1 |
8 | 1000 | 1~8 | 8 | 8 |
这里首先可以推导出这里首先介绍如何推导出cx
管理的元素个数,推导公式如下:
代码块 |
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int lowbit(int x) { return x & -x; } |
这个公式可以返回x的二进制右侧第一个非0的部分,比如:0001,0010,0011,0100,0101,0110,0111,1000。
提示 |
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lowbit(x)的求法是x各位取反再加1,再与x本身进行与操作,比如i=20,其二进制表示为10100,取反之后为01011,加1之后为01100,再与20本身进行与操作,结果为01100&10100,得到结果为100。 而x各位取反再加1,刚好就是-x的补码表示,所以lowbit(x) = x & -x。 |
推导出元素个数后,就可以知道cx
管理的元素范围为[x-lowbit(x)+1, x]
。,比如c8
管理的元素范围是[1, 8]
。
根据上面的二进制关系,同样可以推导出原数组根据上面的二进制关系,同样可以推导出原数组元素ax
归哪些树状数组节点管理,比如从上面的例子可知,a1归c1, c2, c4, c8管理,那么在更新a1的值时,就要同步更新c1, c2, c4, c8 的值。
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代码块 |
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void update(int k, int val) {
for(int i = k; i <= n; i += lowbit(i); { // 推导a[k]归哪些c[i]管理
c[i] += val;
}
} |
代入上面的表格进行验证即可。
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代码块 |
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int getsum(int x) { int ans = 0; while(x >= 1) { ans += c[x]; x -= lowbit(x); } return ans; } |
同样代入上面的表格进行验证即可。
最后是如何建立树状数组,示例代码如下,这里在每确定一个c[i]
时,都会更新一次c[i]
的直接父结点,由于父结点的值只来自于子结点求和,所以建树的时间复杂度为O(n):
代码块 |
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#define MAXN 1005
int a[MAXN];
int c[MAXN];
int n;
void init() {
for(int i = 1; i <= n; i++) {
c[i] += a[i];
int j = i + lowbit(i);
if(j <= n) c[j] += c[i];
}
} |
示例例题:
- 307. 区域和检索 - 数组可修改 - 力扣(LeetCode)
- 思路:考虑使用树状数组,有以下注意点:
1.保存原数组
2.数组下标从0开始
3.传入的val要转化成diff = val-nums[i]
4.求区间和转化成求两次前缀和再作差
- 思路:考虑使用树状数组,有以下注意点: