POJ 2155 Matrix (二维线段树入门，成段更新，单点查询 / 二维树状数组，区间更新，单点查询)

题意： 有一个n*n的矩阵，初始化全部为0。有2中操作； 1、给一个子矩阵，将这个子矩阵里面所有的0变成1，1变成0；2、询问某点的值

 

方法一：二维线段树

参考链接：

http://blog.csdn.net/xiamiwage/article/details/8030273

思路： 二维线段树，一维线段树的成段更新需要lazy。 引申到二维线段树应该需要一个lazy，一个sublazy，可是这里什么都不用。

　　   奇妙之处在于这题的操作是异或，当某一段区间需要异或操作时候， 不必更新到它所有的叶子结点，可以像lazy那样父结点异或后就返回。

　　　只要在查询时从根节点开始异或，而不是直接查叶子结点，这样相当于将lazy储存在父结点上。

 

#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <string.h>

using namespace std;
const int maxn=1005;
int tree[maxn*4][maxn*4];
int n,t,sum;
/*
更新子线段树，tl、tr对应子矩阵的y1、y2，即要更新的范围。
rtx：母线段树(x轴)的节点，表示该子线段树属于母线段树的节点rtx
rt：子线段树的节点序号
L,R为子线段树节点rt的两端点
*/
void updatey(int rtx,int rt,int tl,int tr,int L,int R){
    //一开始弄反了，写成L<=tl && tr<=R。。。
    //要注意，应该是所在节点rt的区间在所要更新的节点范围里，更新节点rt的区间对应的值
    if(tl<=L && R<=tr){
        tree[rtx][rt]^=1;  //对属于更新范围里的子矩阵进行取反
        return;
    }
    int mid=(L+R)>>1;
    //下面部分也可以换成注释掉的语句
    if(tl<=mid)
        updatey(rtx,rt<<1,tl,tr,L,mid);
    if(tr>mid)
        updatey(rtx,rt<<1|1,tl,tr,mid+1,R);
    /*
    if(tr<=mid)
        updatey(rtx,rt<<1,tl,tr,L,mid);
    else if(tl>mid)
        updatey(rtx,rt<<1|1,tl,tr,mid+1,R);
    else{
        updatey(rtx,rt<<1,tl,mid,L,mid);
        updatey(rtx,rt<<1|1,mid+1,tr,mid+1,R);
    }
    */



}
/*
更新左上角(x1,y1)，右下角(xr,yr)的子矩阵区域
更新时，先在x轴找到对应[xl,xr]区间的点，再找按y轴找到对应[yl,yr]区间的节点
rt:母线段树的节点序号
L,R:rt节点的区间端点
*/
void updatex(int rt,int xl,int xr,int yl,int yr,int L,int R){
    //一开始弄反了，写成L<=xl && xr<=R。。。
    if(xl<=L && R<=xr){
        updatey(rt,1,yl,yr,1,n);
        return;
    }
    int mid=(L+R)>>1;
    //下面部分也可以换成注释掉的语句
    if(xl<=mid)
        updatex(rt<<1,xl,xr,yl,yr,L,mid);
    if(xr>mid)
        updatex(rt<<1|1,xl,xr,yl,yr,mid+1,R);
    /*
    if(xr<=mid)
        updatex(rt<<1,xl,xr,yl,yr,L,mid);
    else if(xl>mid)
        updatex(rt<<1|1,xl,xr,yl,yr,mid+1,R);
    else{
        updatex(rt<<1,xl,mid,yl,yr,L,mid);
        updatex(rt<<1|1,mid+1,xr,yl,yr,mid+1,R);
    }
    */

}
/*
这里注意的是，是直到L!=R的时候，才停止查询，否则就要一直查询下去，直到查询到y所在的叶子节点
因为这里“异或”就相当于lazy标记，所以要获得最后的值，则必须遍历过y所在的所有子矩阵
rtx：母线段树(x轴)的节点，表示该子线段树属于母线段树的节点rtx
rt：子线段树的节点序号
L,R为子线段树节点rt的两端点
*/
void queryy(int rtx,int rt,int y,int L,int R){
    sum^=tree[rtx][rt];  //这里注意：要先异或！
    if(L!=R){
        int mid=(L+R)>>1;
        if(y<=mid)
            queryy(rtx,rt<<1,y,L,mid);
        else
            queryy(rtx,rt<<1|1,y,mid+1,R);
    }
}
/*
这里注意的是，是直到L!=R的时候，才停止查询，否则就要一直查询下去，直到查询到点x所在的叶子节点
因为这里“异或”就相当于lazy标记，所以要获得(x,y)最后的值，则必须遍历过(x,y)点所在的所有子矩阵
rt：母线段树的节点序号
L,R为子线段树节点rt的两端点
x,y为所要查找的点的值
*/
void queryx(int rt,int x,int y,int L,int R){
    queryy(rt,1,y,1,n);
    //注意：当L<R的时候，还要继续往下查询，直到L=R=y。而不是到L<=Y<=R的时候就停止
    if(L!=R){
        int mid=(L+R)>>1;
        if(x<=mid)
            queryx(rt<<1,x,y,L,mid);
        else
            queryx(rt<<1|1,x,y,mid+1,R);
    }
}
int main()
{
    int x,x1,x2,y1,y2;
    char s[5];
    scanf("%d",&x);
    while(x--){
        memset(tree,0,sizeof(tree));
        scanf("%d%d",&n,&t);
        for(int i=1;i<=t;i++){
            scanf("%s",s);
            if(s[0]=='C'){
                scanf("%d%d%d%d",&x1,&y1,&x2,&y2);
                updatex(1,x1,x2,y1,y2,1,n);
            }
            else{
                sum=0; //查询的A(x,y)的值
                scanf("%d%d",&x1,&y1);
                queryx(1,x1,y1,1,n);
                printf("%d\n",sum);
            }
        }
        puts(" ");
    }
    return 0;
}

 

 

方法二：二维树状数组

区间更新，单点查询
（修改一个区间的值，快速返回某一点处的值。）

树状数组有两种用途（以一维树状数组举例）：
　　1.单点更新，区间查询（即求和）
　　　　单点更新时，是往树根（即c[n]）拓展
　　　　而区间查询时，是往叶子节点（即c[1]）拓展
　　2.区间更新，单点查询
　　　　区间更新时，是往叶子节点（即c[1]）拓展
　　　　单点查询时，往树根（即c[n]）拓展

二维数组就是多了一层循环，其余一致

具体实现：
　　更新的时候，要更新四个矩阵，见下图，我采用的是法二。

　　每次查询时，统计该点被取反的次数，然后模2即为答案。

 

图片来自：http://blog.csdn.net/zxy_snow/article/details/6264135

　　  即如果要对矩阵D中的元素取反，那么我先对ABCD四个矩阵操作一次（+1），再对矩阵AC和BC操作一次（-1），然后还要对矩阵C操作一次（+1）

 

#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <algorithm>

using namespace std;
const int maxn=1005;
int c[maxn][maxn];
int x,n,t;

int lowbit(int x){
    return x&(-x);
}
/*
原先一直WA，是因为直接用参数的i和j参与循环了
后来定义了变量x和y，就AC了。。。
后来仔细发现，每当外循环一次时，内循环就要从头开始。
而如果我直接用参数j参与循环，那么只有第一次外循环时，内循环执行。之后的外循环，内循环就再也不执行了。
真的是囧啊！！！
*/
void update(int i,int j,int v){
    for(int x=i;x>=1;x-=lowbit(x)){
        for(int y=j;y>=1;y-=lowbit(y))
            c[x][y]+=v;
    }
}
int sum(int i,int j){
    int res=0;
    for(int x=i;x<=n;x+=lowbit(x)){
        for(int y=j;y<=n;y+=lowbit(y))
            res+=c[x][y];
    }
    return res;
}
int main()
{
    char str[3];
    int x1,y1,x2,y2;
    scanf("%d",&x);
    bool flag=false;
    while(x--){

        if(flag)
            puts("");
        else
            flag=true;

        scanf("%d%d",&n,&t);
        memset(c,0,sizeof(c));
        while(t--){
            scanf("%s",str);
            if(str[0]=='C'){
                scanf("%d%d%d%d",&x1,&y1,&x2,&y2);
                update(x2,y2,1); //矩阵ABCD
                update(x1-1,y2,-1);  //矩阵AC
                update(x2,y1-1,-1);  //矩阵BC
                update(x1-1,y1-1,1); //矩阵C
            }
            else{
                scanf("%d%d",&x1,&y1);
                int ans=sum(x1,y1);
                if(ans%2==0)
                    printf("0\n");
                else
                    printf("1\n");
            }
        }
    }
    return 0;
}