【ACM】hud1166 敌兵布阵（线段树）
经验： cout 特别慢 如果要求速度 全部用 printf !!!
在学习线段树
内容来自：http://www.cnblogs.com/shuaiwhu/archive/2012/04/22/2464583.html 作者Microgoogle
线段树在一些acm题目中经常见到，这种数据结构主要应用在计算几何和地理信息系统中。下图就为一个线段树：
(PS：可能你见过线段树的不同表示方式，但是都大同小异，根据自己的需要来建就行。)
1.线段树基本性质和操作
线段树是一棵二叉树，记为T(a, b)，参数a,b表示区间[a,b]，其中b-a称为区间的长度，记为L。
线段树T(a,b)也可递归定义为：
若L>1 : [a, (a+b) div 2]为 T的左儿子；
[(a+b) div 2,b]为T 的右儿子。
若L=1 : T为叶子节点。
线段树中的结点一般采取如下数据结构：
struct Node
{
int left,right; //区间左右值
Node *leftchild;
Node *rightchild;
};
线段树的建立：
Node *build(int l , int r ) //建立二叉树
{
Node *root = new Node;
root->left = l;
root->right = r; //设置结点区间
root->leftchild = NULL;
root->rightchild = NULL;
if ( l +1< r )
{
int mid = (r+l) >>1;
root->leftchild = build ( l , mid ) ;
root->rightchild = build ( mid , r) ;
}
return root;
}
线段树中的线段插入和删除：
增加一个cover的域来计算一条线段被覆盖的次数，因此在建立二叉树的时候应顺便把cover置0。
插入一条线段[c,d]：
void Insert(int c, int d , Node *root )
{
if(c<= root->left&&d>= root->right)
root-> cover++;
else
{
if(c < (root->left+ root->right)/2 ) Insert (c,d, root->leftchild );
if(d > (root->left+ root->right)/2 ) Insert (c,d, root->rightchild );
}
}
删除一条线段[c,d]:
void Delete (int c , int d , Node *root )
{
if(c<= root->left&&d>= root->right)
root-> cover= root-> cover-1;
else
{
if(c < (root->left+ root->right)/2 ) Delete ( c,d, root->leftchild );
if(d > (root->left+ root->right)/2 ) Delete ( c,d, root->rightchild );
}
}
2.线段树的运用
线段树的每个节点上往往都增加了一些其他的域。在这些域中保存了某种动态维护的信息，视不同情况而定。这些域使得线段树具有极大的灵活性，可以适应不同的需求。
例一：
桌子上零散地放着若干个盒子，桌子的后方是一堵墙。如图所示。现在从桌子的前方射来一束平行光， 把盒子的影子投射到了墙上。问影子的总宽度是多少？
这道题目是一个经典的模型。在这里，我们略去某些处理的步骤，直接分析重点问题，可以把题目抽象地描述如下：x轴上有若干条线段，求线段覆盖的总长度，即S1+S2的长度。
2.1最直接的做法：
设线段坐标范围为[min,max]。使用一个下标范围为[min,max-1]的一维数组，其中数组的第i个元素表示[i,i+1]的区间。数组元素初始化全部为0。对于每一条区间为[a,b]的线段，将[a,b]内所有对应的数组元素均设为1。最后统计数组中1的个数即可。
初始 0 0 0 0 0 [1，2] 1 0 0 0 0 [3，5] 1 0 1 1 0 [4，6] 1 0 1 1 1 [5，6] 1 0 1 1 1
其缺点是时间复杂度决定于下标范围的平方，当下标范围很大时（[0,10000]），此方法效率太低。
2.2离散化的做法：
基本思想：先把所有端点坐标从小到大排序，将坐标值与其序号一一对应。这样便可以将原先的坐标值转化为序号后，对其应用前一种算法，再将最后结果转化回来得解。该方法对于线段数相对较少的情况有效。
示例:
[10000,22000] [30300,55000] [44000,60000] [55000,60000]
排序得10000，22000，30300，44000，55000，60000
对应得1， 2， 3， 4， 5， 6
然后是 [1,2] [3,5] [4,6] [5,6]
初始 0 0 0 0 0 [1，2] 1 0 0 0 0 [3，5] 1 0 1 1 0 [4，6] 1 0 1 1 1 [5，6] 1 0 1 1 1
10000，22000，30300，44000，55000，60000
1， 2， 3， 4， 5， 6
(22000-10000)+(60000-30300)=41700
此方法的时间复杂度决定于线段数的平方，对于线段数较多的情况此方法效率太低。
2.3使用线段树的做法：
给线段树每个节点增加一个域cover。cover=1表示该结点所对应的区间被完全覆盖，cover=0表示该结点所对应的区间未被完全覆盖。
如下图的线段树，添加线段[1,2][3,5][4,6]
插入算法：
void Insert(Node *root , int a , int b)
{
int m;
if( root ->cover == 0)
{
m = (root->left+ root->right)/2 ;
if (a == root->left && b == root->right)
root ->cover =1;
else if (b <= m) Insert(root->leftchild , a, b);
else if (a >= m) Insert(root->rightchild , a, b);
else
{
Insert(root->leftchild ,a, m);
Insert(root->rightchild , m, b);
}
}
}
统计算法：
int Count(Node *root)
{
int m,n;
if (root->cover == 1)
return (root-> right - root-> left);
else if (root-> right - root-> left== 1 )return 0;
m= Count(root->leftchild);
n= Count(root->rightchild);
return m+n;
}
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题目：
Problem Description
C国的死对头A国这段时间正在进行军事演习，所以C国间谍头子Derek和他手下Tidy又开始忙乎了。A国在海岸线沿直线布置了N个工兵营地,Derek和Tidy的任务就是要监视这些工兵营地的活动情况。由于采取了某种先进的监测手段，所以每个工兵营地的人数C国都掌握的一清二楚,每个工兵营地的人数都有可能发生变动，可能增加或减少若干人手,但这些都逃不过C国的监视。
中央情报局要研究敌人究竟演习什么战术,所以Tidy要随时向Derek汇报某一段连续的工兵营地一共有多少人,例如Derek问:“Tidy,马上汇报第3个营地到第10个营地共有多少人!”Tidy就要马上开始计算这一段的总人数并汇报。但敌兵营地的人数经常变动，而Derek每次询问的段都不一样，所以Tidy不得不每次都一个一个营地的去数，很快就精疲力尽了，Derek对Tidy的计算速度越来越不满:"你个死肥仔，算得这么慢，我炒你鱿鱼!”Tidy想：“你自己来算算看，这可真是一项累人的工作!我恨不得你炒我鱿鱼呢!”无奈之下，Tidy只好打电话向计算机专家Windbreaker求救,Windbreaker说：“死肥仔，叫你平时做多点acm题和看多点算法书，现在尝到苦果了吧!”Tidy说："我知错了。。。"但Windbreaker已经挂掉电话了。Tidy很苦恼，这么算他真的会崩溃的，聪明的读者，你能写个程序帮他完成这项工作吗？不过如果你的程序效率不够高的话，Tidy还是会受到Derek的责骂的.
中央情报局要研究敌人究竟演习什么战术,所以Tidy要随时向Derek汇报某一段连续的工兵营地一共有多少人,例如Derek问:“Tidy,马上汇报第3个营地到第10个营地共有多少人!”Tidy就要马上开始计算这一段的总人数并汇报。但敌兵营地的人数经常变动，而Derek每次询问的段都不一样，所以Tidy不得不每次都一个一个营地的去数，很快就精疲力尽了，Derek对Tidy的计算速度越来越不满:"你个死肥仔，算得这么慢，我炒你鱿鱼!”Tidy想：“你自己来算算看，这可真是一项累人的工作!我恨不得你炒我鱿鱼呢!”无奈之下，Tidy只好打电话向计算机专家Windbreaker求救,Windbreaker说：“死肥仔，叫你平时做多点acm题和看多点算法书，现在尝到苦果了吧!”Tidy说："我知错了。。。"但Windbreaker已经挂掉电话了。Tidy很苦恼，这么算他真的会崩溃的，聪明的读者，你能写个程序帮他完成这项工作吗？不过如果你的程序效率不够高的话，Tidy还是会受到Derek的责骂的.
Input
第一行一个整数T，表示有T组数据。
每组数据第一行一个正整数N（N<=50000）,表示敌人有N个工兵营地，接下来有N个正整数,第i个正整数ai代表第i个工兵营地里开始时有ai个人（1<=ai<=50）。
接下来每行有一条命令，命令有4种形式：
(1) Add i j,i和j为正整数,表示第i个营地增加j个人（j不超过30）
(2)Sub i j ,i和j为正整数,表示第i个营地减少j个人（j不超过30）;
(3)Query i j ,i和j为正整数,i<=j，表示询问第i到第j个营地的总人数;
(4)End 表示结束，这条命令在每组数据最后出现;
每组数据最多有40000条命令
每组数据第一行一个正整数N（N<=50000）,表示敌人有N个工兵营地，接下来有N个正整数,第i个正整数ai代表第i个工兵营地里开始时有ai个人（1<=ai<=50）。
接下来每行有一条命令，命令有4种形式：
(1) Add i j,i和j为正整数,表示第i个营地增加j个人（j不超过30）
(2)Sub i j ,i和j为正整数,表示第i个营地减少j个人（j不超过30）;
(3)Query i j ,i和j为正整数,i<=j，表示询问第i到第j个营地的总人数;
(4)End 表示结束，这条命令在每组数据最后出现;
每组数据最多有40000条命令
Output
对第i组数据,首先输出“Case
i:”和回车,
对于每个Query询问，输出一个整数并回车,表示询问的段中的总人数,这个数保持在int以内。
对于每个Query询问，输出一个整数并回车,表示询问的段中的总人数,这个数保持在int以内。
Sample Input
1
10
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Query 1 3
Add 3 6
Query 2 7
Sub 10 2
Add 6 3
Query 3 10
End
Sample Output
Case 1:
6
33
59
我自己写的代码：
#include <iostream> #include <string> using namespace std; typedef struct Node { int left, right; //区间左右值 int peopleNum; //区间总人数 Node *pLeft, *pRight; //子区间指针 }Node; Node * build(int l, int r) //建立线段树 { Node * root = new Node; root->left = l; root->right = r; root->pLeft = NULL; root->pRight = NULL; root->peopleNum = 0; if(l < r) { int mid = (r + l) >> 1; root->pLeft = build(l, mid); root->pRight = build(mid + 1, r); } if(l == r) { cin >> root->peopleNum; } return root; } int updateTree(Node * root) { int leftPartNum = 0; int rightPartNum = 0; if(root->pLeft != NULL) { leftPartNum = updateTree(root->pLeft); } if(root->pRight != NULL) { rightPartNum = updateTree(root->pRight); } root->peopleNum += leftPartNum + rightPartNum; return root->peopleNum; } void updateAdd(Node * root, int group, int num) { int m = (root->left + root->right) >> 1; root->peopleNum += num; if(root->left == root->right) { return; } else if(group >= m + 1) { updateAdd(root->pRight, group, num); } else { updateAdd(root->pLeft, group, num); } } void updateSub(Node * root, int group, int num) { int m = (root->left + root->right) >> 1; root->peopleNum -= num; if(root->left == root->right) { return; } else if(group >= m + 1) { updateSub(root->pRight, group, num); } else { updateSub(root->pLeft, group, num); } } int getRangeNum(Node * root, int data1, int data2) { int num = 0; if(root == NULL) { return 0; } int m = (root->left + root->right) >> 1; if(data1 == root->left && data2 == root->right) //区间恰好重合 { num = root->peopleNum; } else if(data1 >= m + 1) //都在右子树 { num += getRangeNum(root->pRight, data1, data2); } else if(data2 <= m) //都在左子树 { num += getRangeNum(root->pLeft, data1, data2); } else { num += getRangeNum(root->pLeft, data1, m); num += getRangeNum(root->pRight, m + 1, data2); } return num; } int main() { string Cmd; int N = 0; //总数据组数 cin >> N; for(int i = 1; i <= N; i++) { //建立线段树 int groupNum = 0; Node * root = NULL; Cmd = ""; cin >> groupNum; root = build(1, groupNum); updateTree(root); cout << "Case " << i << ":"<< endl; //处理查询、增减 while(Cmd != "End") { int data1, data2; cin >> Cmd; if(Cmd != "End") { cin >> data1 >> data2; } if(Cmd == "Query") { cout << getRangeNum(root, data1, data2) << endl; } else if(Cmd == "Add") { updateAdd(root, data1, data2); } else if(Cmd == "Sub") { updateSub(root, data1, data2); } } } }
上面的代码总是超时，各种修改，各种去冗余还是超时。最后，我把所有的cout都改成了printf，尼玛居然就通过了!!!!! 时间从超过1000ms 缩短到了 412ms，
cout这也太慢了吧。AC代码如下：
#include <iostream> #include <string> using namespace std; int Num[50001] = {0}; int sum; typedef struct Node { int left, right; //区间左右值 int peopleNum; //区间总人数 Node *pLeft, *pRight; //子区间指针 }Node; Node * build(int l, int r) //建立线段树 { Node * root = (Node*)malloc(sizeof(Node)); root->left = l; root->right = r; if(l == r) { root->peopleNum = Num[l]; root->pLeft = NULL; root->pRight = NULL; } else { int mid = (r + l) >> 1; root->pLeft = build(l, mid); root->pRight = build(mid + 1, r); root->peopleNum = root->pLeft->peopleNum + root->pRight->peopleNum; } return root; } void updateAdd(Node * root, int group, int num) { if(root->left == root->right) { root->peopleNum += num; return; } int m = (root->left + root->right) >> 1; if(group >= m + 1) { updateAdd(root->pRight, group, num); } else { updateAdd(root->pLeft, group, num); } root->peopleNum += num; } void getRangeNum(Node * root, int data1, int data2) { if(data1 == root->left && data2 == root->right) //区间恰好重合 { sum += root->peopleNum; return; } int m = (root->left + root->right) >> 1; if(data1 > m) //都在右子树 { getRangeNum(root->pRight, data1, data2); } else if(data2 <= m) //都在左子树 { getRangeNum(root->pLeft, data1, data2); } else { getRangeNum(root->pLeft, data1, m); getRangeNum(root->pRight, m + 1, data2); } } int main() { string Cmd; int N = 0; //总数据组数 int ca = 0; cin >> N; while(N--) { //建立线段树 int groupNum = 0; Node * root = NULL; Cmd = ""; cin >> groupNum; for(int j = 1; j <= groupNum; j++) { cin >> Num[j]; } root = build(1, groupNum); printf("Case %d:\n",++ca); //处理查询、增减 while(cin >> Cmd) { int data1, data2; if(Cmd == "Query") { sum = 0; cin >> data1 >> data2; getRangeNum(root, data1, data2); printf("%d\n", sum); } else if(Cmd == "Add") { cin >> data1 >> data2; updateAdd(root, data1, data2); } else if(Cmd == "Sub") { cin >> data1 >> data2; updateAdd(root, data1, -data2); } else { break; } } } }
