Binary-Indexed-Tree

1. 简介

定义问题如下:我们有n个盒子,可能的操作为:

  1. 往第i个盒子增加石子(对应下文的update函数)

  2. 计算第k个盒子到第l个盒子的石子数量(包含第k个和第l个)

原始的解决方案中(即用普通的数组进行存储,box[i]存储第i个盒子装的石子数), 操作1和操作2的时间复杂度分别是O(1)和O(n)。假如我们进行m次操作,最坏情况下, 即全为第2种操作,时间复杂度为O(n*m)。使用某些数据结构(如

RMQ

) ,最坏情况下的时间复杂度仅为O(m log n),比使用普通数组为快许多。 另一种方法是使用数状数组,它在最坏情况下的时间复杂度也为O(m log n),但比起RMQ, 它更容易编程实现,并且所需内存空间更少。

2. 符号定义

  • BIT: 树状数组

  • MaxVal: 具有非0频率值的数组最大索引,其实就是问题规模或数组大小n

  • f[i]: index为i的频率值,即原始数组中第i个值。i=1…MaxVal

  • c[i]: index为i的累积频率值,c[i]=f[1]+f[2]+…+f[I]

  • tree[i]: index为i的BIT值(下文会介绍它的定义)

  • num^- : 整数num的补,即在num的二进制表示中,0换为1,1换成0。如:num=10101,则 num^- =01010

注意

: 一般情况下,我们令f[0]=c[0]=tree[0]=0,所以各数组的索引都从1开始。 这样会给编程带来许多方便。

3. 基本思想


1.png
2.png
  1. a get parent(for sum)
    求a的补码b
    i-=(i&-i)

  2. a get next(for update)
    求a的补码b
    i+=(i&-i)

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