Segment Tree
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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了Segment Tree相关的知识,希望对你有一定的参考价值。
Leetcode上一道题,给定一个整数数组,要实现:
- 求[i, j]所有元素的和,0 <= i <= j <= n - 1,sumRange(i, j)
- 数组的元素会被修改, update(i, val)
- 这两个函数会被均匀的调用很多次
最简单的方法是求和O(n),修改元素O(1),时间复杂度太大,使用Segment Tree可以将二者的时间复杂度均变为O(logn)
Segment Tree:
- 叶子节点是输入数组中的所有元素
- 内部节点是其孩子节点所带信息的merge
- Segment Tree可以由数组实现,数组索引i的左孩子为$2 * i + 1$,右孩子为$2 * i + 2$,父节点在$\lceil (i - 1) / 2 \rceil$
- Segment Tree的高度为$\lceil log_2n \rceil$, 因此该数组的大小为$2 * 2 ^\lceil log_2n\rceil - 1$
一下代码是上述题目的C++递归实现:
1 #include <math.h> 2 #include <vector> 3 #include <iostream> 4 using namespace std; 5 6 class segTree 7 public: 8 vector<int> tree; 9 int n; 10 segTree(vector<int>& arr) 11 n = arr.size(); 12 int treeSize = 2 * pow(2, ceil(log2(double(n)))) - 1; 13 tree.resize(treeSize); 14 buildSegTree(arr, 0, 0, n - 1); 15 16 17 18 void buildSegTree(vector<int>& arr, int treeIndex, int lo, int hi) 19 if(lo == hi) 20 tree[treeIndex] = arr[lo]; 21 return; 22 23 int mid = lo + (hi - lo) / 2; 24 buildSegTree(arr, 2 * treeIndex + 1, lo, mid); 25 buildSegTree(arr, 2 * treeIndex + 2, mid + 1, hi); 26 tree[treeIndex] = merge(tree[2 * treeIndex + 1], tree[2 * treeIndex + 2]); 27 28 29 30 int querySegTree(int treeIndex, int lo, int hi, int i, int j) 31 if(lo > j || hi < i) 32 return 0; 33 if(i <= lo && j >= hi) 34 return tree[treeIndex]; 35 36 int mid = lo + (hi - lo) / 2; 37 38 if(i > mid) 39 return querySegTree(2 * treeIndex + 2, mid + 1, hi, i, j); 40 else if(j <= mid) 41 return querySegTree(2 * treeIndex + 1, lo, mid, i, j); 42 43 int leftQuery = querySegTree(2 * treeIndex + 1, lo, mid, i, mid); 44 int rightQuery = querySegTree(2 * treeIndex + 2, mid + 1, hi, mid + 1, j); 45 46 return merge(leftQuery, rightQuery); 47 48 49 50 void updateValSegTree(int treeIndex, int lo, int hi, int arrIndex, int val) 51 if(lo == hi) 52 tree[treeIndex] = val; 53 return; 54 55 56 int mid = lo + (hi - lo) / 2; 57 58 if(arrIndex > mid) 59 updateValSegTree(2 * treeIndex + 2, mid + 1, hi, arrIndex, val); 60 else if(arrIndex <= mid) 61 updateValSegTree(2 * treeIndex + 1, lo, mid, arrIndex, val); 62 63 tree[treeIndex] = merge(tree[2 * treeIndex + 1] , tree[2 * treeIndex + 2]); 64 65 66 67 int merge(int& v1, int& v2) 68 return v1 + v2; 69 70 ; 71 72 73 int main() 74 vector<int> arr1 = 1, 3, 5, 7, 9, 11; 75 segTree test(arr1); 76 for(int item : test.tree) 77 cout << item << " "; 78 cout << endl; 79 int sum = test.querySegTree(0, 0, test.n - 1, 0, 2); 80 cout << "sum = " << sum << endl; 81 test.updateValSegTree(0, 0, test.n - 1, 1, 4); 82 int updatedSum = test.querySegTree(0, 0, test.n - 1, 0, 2); 83 cout << "updated sum = " << updatedSum << endl; 84 return 0; 85
以上是关于Segment Tree的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章
Segment Descriptors, Code- and Data-Segment Descriptor Types
Oracle的数据存储逻辑结构中有人说segment就是表,这种说法对吗