今天学习了一下动态开点的线段树以及线段树合并吧

理解应该还是比较好理解的,动态开点的话可以避免许多空间的浪费,因为这类问题我们一般建立的是权值线段树,而权值一般范围比较大,直接像原来那样开四倍空间的话空间复杂度不能承受。

动态开点的代码如下:

void insert(int &i, int l, int r, int x) {
    i = ++T;
    if(l == r) {
        sum[i]++;
        return ;
    }
    int mid = (l + r) >> 1;
    if(x <= mid) insert(lc[i], l, mid, x) ;
    if(x > mid) insert(rc[i], mid + 1, r, x) ;
    update(i);
}

 

因为对应位置的结点所代表的区间范围都是一样的,只是保存的信息有所不同,如果信息具有可加性,或者说区间信息可以合并的话,那么就可以两棵树同时往根节点开始同时往下递归遍历树:如果其中一个结点为空,那么我们就返回另外一个结点;否则,选一个结点作为合并之后的点,用另一个点来更新信息即可。最后自底向上维护我们需要的信息就好了。

合并代码如下:

int merge(int x, int y) {
    if(!x) return y;
    if(!y) return x;
    sum[x] += sum[y] ;//合并区间信息
    lc[x] = merge(lc[x], lc[y]) ;
    rc[x] = merge(rc[x], rc[y]) ;
    return x;//相当于删除另外一个结点
}

 

假设我们以$n$个点为根建立权值线段树,由于我们是动态开点,每颗线段树最后都是一条链,那么空间复杂度和时间复杂度都是$O(nlogn)$的。最后我们合并的时候,每次merge操作都会减少一个点,所以最后总的合并过程时间复杂度为$O(nlogn)$,也是十分优秀的了。

 

接下来看几道例题吧~

 

1.洛谷P3605

题意:

给出一颗树,每个点都有一个权值,最后对于每个点,输出在它的子树中,有多少个点的权值比它大。

 

题解

这是一个比较裸的题,由于权值数量关系是可以合并的,我们对于每一个点建立一颗权值线段树。之后从1号结点开始dfs,在回溯的过程中不断合并就行了。

对于每个点,查询一下目前的线段树中有多少权值比它大的就可以了。

详见代码:

线段树合并 总结
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
typedef long long ll;
const int N = 1e5 + 5;
int p[N], a[N], ans[N] ;
int tre[N * 20], lc[N * 20], rc[N * 20], rt[N];
int n, T;
struct Edge{
    int v, next ;
}e[N];
int head[N], tot ;
void adde(int u, int v) {
    e[tot].v = v; e[tot].next = head[u]; head[u] = tot++;
}
void insert(int &i, int l, int r, int x) {
    if(r < l) return ;
    i = ++T;
    if(l == r) {
        tre[i]++ ;
        return ;
    }
    int mid = (l + r) >> 1 ;
    if(x <= mid) insert(lc[i], l, mid, x) ;
    if(x > mid) insert(rc[i], mid + 1, r, x) ;
    tre[i] = tre[lc[i]] + tre[rc[i]] ;
}
int query(int root, int l, int r, int x) {
    if(!root) return 0;
    if(l >= x) return tre[root];
    int ans = 0;
    int mid = (l + r) >> 1;
    if(mid >= x) ans += query(lc[root], l, mid, x) ;
    ans += query(rc[root], mid + 1, r, x) ;
    return ans ;
}
int merge(int x, int y) {
    if(!x) return y;
    if(!y) return x;
    lc[x] = merge(lc[x], lc[y]) ;
    rc[x] = merge(rc[x], rc[y]) ;
    tre[x] = tre[lc[x]] + tre[rc[x]] ;
    return x;
}
void dfs(int u) {
    for(int i = head[u]; i != -1; i = e[i].next) {
        int v = e[i].v ;
        dfs(v) ;
        rt[u] = merge(rt[u], rt[v]) ;
    }
    ans[u] = query(rt[u], 1, n, a[u] + 1) ;
}
int main() {
    ios::sync_with_stdio(false); cin.tie(0);
    cin >> n;
    for(int i = 1; i <= n; i++) cin >> p[i] , a[i] = p[i];
    sort(p + 1, p + n + 1);
    int D = unique(p + 1, p + n + 1) - p - 1;
    for(int i = 1; i <= n; i++) a[i] = lower_bound(p + 1, p + D + 1, a[i]) - p;
    memset(head, -1, sizeof(head)) ;
    for(int i = 2; i <= n; i++) {
        int x;cin >> x;
        adde(x, i) ;
    }
    for(int i = 1; i <= n; i++) insert(rt[i], 1, n, a[i]) ;
    dfs(1) ;
    for(int i = 1; i <= n; i++) cout << ans[i] << '\n';
    return 0;
}
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