所谓树状数组,逻辑结构是一棵树,但是采用数组实现,他能解决单点修改区间查询类的问题,属于前缀和的一种优化。
学习树状数组,首先要引入lowbit 概念,所谓 lowbit,指的是二进制数最低位的1的权值,比如二进制数1100的lowbit就是二进制表示就是100,也就是权值为2^2 = 4,下文中我们用lowbit(x)表示x 的lowbit值。实际上,lowbit(x)= x&(−x),&表示按位与运算。
int lowbit(int x) {return (x & (-x));
}
#define lowbit(x) (x & (-x))
在c语言中,一个数的负数的二进制为该数字取反后加一(-x)等于(~x + 1),其中~符号表示为取反,如某个数的二进制为(10100100),则取反后为(01011011),再加一为(0101100),注意原码,反码,补码的含义。
原码:001010
反码:110101
补码:110110反码加一后为改数学负数的二进制表达形式
如 x : 1001010110
~x : 0110101001
~x + 1 : 0110101010,
从最低位到最高位,如果x的二进制形式下这个位置是0,则取反之后变成1,1 + 1就会往前进位,知道x的某一位为1时,进位结束.因此 lowbit (x):x的二进制形式下最低位的1的权值.
在图中Ai表示原数组,Ci 表示Ai对应的树状数组。
Ci 维护的是 Ai的区间信息,那么 Ci究竟维护什么区间呢?我们可以先计算下lowbit(i).
lowbit(1)=1
lowbit(2)=2
lowbit(3)=1
lowbit(4)=1
lowbit(5)=1
lowbit(6)=2
lowbit(7)=1
lowbit(8)=8
我们可以发现,Ci 维护的长度就是 lowbit(i),维护区间是 [i−lowbit(i)+1,i]。
如C3维护的区间是[2−lowbit(2)+1,2]即[1,2],C8维护的区间是[8−lowbit(8)+1,8]即[1,8]。
那么树状数组的 Ci 可能会影响哪些位的值呢?以C1为例,1+lowbit(1)=2,2+lowbit(2)=4,4+lowbit(4)=8,我们发现第 i 个数值会递归影响所有的父结点,在树状数组中编号为i 的结点的父结点编号为 i+lowbit(i)。