标签：单点 前缀 树状 int lowbit 笔记 数组 数据结构
参考和引用
树状数组学习笔记
树状数组 数据结构详解与模板(可能是最详细的了)
树状数组（简单介绍）
树状数组小结
AcWing 241. 楼兰图腾 的题解
树状数组的作用
树状数组，也叫做二叉索引树，或Fenwick树。
可以高效实现两个操作：
- 数组前缀和的查询
- 单点更新——某个点增加/减少x（是改变多少）
时间复杂度
朴素算法
单点修改：O(1)
区间查询：O(n)
使用树状数组
单点修改：O(logn)
区间查询：O(logn)
容易求前缀和，也容易求区间和，如：
已知nums=[1,2,3,4,5,6,7].
区间[3,7]=区间[1,7]-区间[1,2].
这里就有了一个问题：如果我要“单点更新”，那么单点更新了，前缀和也要更新。频繁地更新单点和前缀和会使其不高效。
树状数组就是高效实现前缀和和单点更新的数据结构。
什么是树状数组
长成这样：
有8个数：A1-A8
有一个树状数组C
C1管A1
C2管A2，C1
C3管A3
C4管C3，A4
以此类推。
因此，我们若是改了A1，只需要更新C1，C2，C4，C8即可。
如何定义树状数组
注意，树状数组是下标从1开始的数组。
我们先记住：
C数组是对原始数组A的预处理数组。
记号i表示C的索引下标，j表示A的索引下标。
此图可以这样理解（我瞎编的助于理解的方法）：
A1上没有横线，所以C1只有1格
A2上有C1的横线，所以C2比C1高1格，共2格
A3上没有横线（A1的横线已经被用掉了），所以C3只有1格
A4上有C3和C2的横线，所以C4有3格
...
A8上有C7，C6，C4的横线，所以C8有4格
横线只能用一次。
正确的理解（与二进制有关）：
即：
树状数组C和原数组A的关系
伟大的计算机科学家注意到上表中标注了“数组 C 中的元素来自数组 A 的元素个数”，它们的规律如下：将数组 C 的索引 i表示成二进制，从右向左数，遇到 1 则停止，数出 0 的个数记为 k，则计算 2k 就是“数组 C 中的元素来自数组 A 的个数”，并且可以具体得到来自数组 A 的表示，即从当前索引 i开始，从右向前数出 2k 个数组 A 中的元素的和，即组成了 C[i]。
计算 2k 就是“数组 C 中的元素来自数组 A 的个数和组成C[i]的例子：
C[8]往前数8个，即从A[1]到A[8]
C[4]往前数4个，即从A[1]到A[4]
诸如此类。
如何计算2k——lowbit
lowbit(i)=i&(-i);
一个直观的解释：
负数是一个数取反+1.
加的1的位置就是i&(-i)后从右向左的第一个1.
单点更新
找到祖先的公式：
parent(i)=i+lowbit(i)
假如要改A[3]，从图中我们可以直观地得知要更新C[3],C[4],C[8].
因为要改A[3]，所以从3开始，改完C[3]后开始计算要改的下一个C的下标：
3:3+lowbit(3)=4;
4:4+lowbit(4)=8;
....
所以C[3],C[4],C[8]是要更新的。
也可以看这个图：
前缀和查询
还是上面的图，如何求前缀和(6)?
由图可知，C[4]+C[6]即可。C[4]=A[1]+…+A[4],C[6]=A[5]+A[6].
如何求前缀和(5)?
C[4]+C[5]即可。
想求前缀和6，我们要知道4，6；
想求前缀和5，我们要知道4，5；
这些数字怎么来的呢？
答：设想求前缀和x，则两个数字分别是x和x-lowbit(x).
前缀和6:lowbit(6)=2,6-2=4,故6 4
前缀和5:lowbit(5)=1,5-1=4,故5 4
也可以看这个：
树状数组的初始化
相关代码
//求2^x
int lowbit(int x)
{
return x&(-x);
}
//单点修改后的更新
//这里的更新：如A[1]要加2，则y=2
//版本1：
void update(int x,int y,int n)//x为更新的位置，y为更新后的数，n为数组最大值
{
for(int i=x;i<=n;i+=lowbit(i))
{
c[i]+=y;
}
}
//版本2：
void update(int x,int sum)
{
while(x<=n)
{
d[x]+=sum;
x+=lowbit(x);
}
}
//区间查询
//版本1：
int getsum(int x)
{
int ans=0;
for(int i=x;i;i-=lowbit(i))
{
ans+=c[i];
}
return ans;
}
//版本2：
int getsum(int x)
{
int s=0;
while(x>0)
{
s+=d[x];
x-=lowbit(x);
}
return s;
}
模板题和代码
题
代码：
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
typedef long long ll;
#define fir(i,a,n) for(int i=(int)a;i<=n;i++)
const int N=5e5+10;
int a[N];//这个是树状数组，原数组没有存
int n,m;
int lowbit(int x)
{
return x&(-x);
}
void update(int x,int sum)
{
for(int i=x;i<=n;i+=lowbit(i))
{
a[i]+=sum;
}
}
int getsum(int x)
{
int ans=0;
for(int i=x;i>0;i-=lowbit(i))//不能等于0！
{
ans+=a[i];
}
return ans;
}
int main()
{
cin>>n>>m;
for(int i=1;i<=n;i++)
{
int t;
cin>>t;
update(i,t);//构建树状数组
}
for(int i=1;i<=m;i++)
{
int op,b,c;
scanf("%d%d%d",&op,&b,&c);
if(op==1)
{
update(b,c);
}
else if(op==2)
{
cout<<getsum(c)-getsum(b-1)<<endl;
}
}
return 0;
}
标签：单点,前缀,树状,int,lowbit,笔记,数组,数据结构 来源： https://blog.csdn.net/karshey/article/details/122398053
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