QingYi. 发表于 2020-11-29 22:04

【笔记】数据结构与算法之线段树

本帖最后由 QingYi. 于 2020-11-29 22:06 编辑

Segment线段树的定义及其方法
public class SegmentTree<E> {
    private E[] data;
    private E[] tree;
    private Merger<E> merger;
    public SegmentTree(E[] arr,Merger<E> merger){
      this.merger = merger;
      int n = arr.length;
      data = (E[])new Object;
      for (int i = 0; i < n; i++) {
            data = arr;
      }
      tree = (E[])new Object;
      buildSegmentTree(0, 0, arr.length - 1);
    }
    public E query(int l , int r){
      if (l < 0 || l >= data.length || r < 0 || r >= data.length || l > r) {
            throw new IllegalArgumentException("index is illegal");
      }
      return query(0,0,data.length-1,l,r);
    }
    //在l到r 的区间里 搜索queryl到 queryr的值
    private E query(int index, int l, int r, int queryL, int queryR) {
      if(l==queryL && r == queryR){
            return tree;
      }
      int mid = (l+r)>>1;
      int leftIdx =leftChild(index);
      int rightIdx =rightChild(index);
      if (queryL>=mid+1){
            return query(rightIdx,mid+1,r,queryL,queryR);
      }else if (queryR<=mid){
            return query(leftIdx,l,mid,queryL,queryR);
      }
      E leftRes = query(leftIdx, l, mid, queryL, mid);
      E rightRes = query(rightIdx, mid+1, r, mid+1, queryR);
      E merge = merger.merge(leftRes, rightRes);
      return merge;


    }

    public void set(int idx,E e){
      if (idx<0 || idx>=data.length) {
            throw new IllegalArgumentException("index is illegal");
      }
      data = e;
      set(0,0,data.length-1,idx,e);
    }
    //在treeIdx中为根的线段树中更新index的值为e
    public void set(int treeIdx,int l ,int r,int index,E e){
      if (l==r){
            tree = e;
      }
      int mid = (l+r)>>1;
      int leftTreeIndex = leftChild(treeIdx);
      int rightTreeIndex = rightChild(treeIdx);
      if (index>=mid+1){
            set(rightTreeIndex,mid+1,r,index,e);
      }else {
            set(leftTreeIndex,l,mid,index,e);
      }
      tree = merger.merge(tree,tree);

    }
    private void buildSegmentTree(int treeIndex, int l, int r){

      if(l == r){
            tree = data;
            return;
      }

      int leftTreeIndex = leftChild(treeIndex);
      int rightTreeIndex = rightChild(treeIndex);

      // int mid = (l + r) / 2;
      int mid = l + (r - l) / 2;
      buildSegmentTree(leftTreeIndex, l, mid);
      buildSegmentTree(rightTreeIndex, mid + 1, r);

      tree = merger.merge(tree, tree);
    }

    public int getSize(){
      return data.length;
    }
    public E get(int idx){
      if (idx<0 || idx>=data.length){
            throw new IllegalArgumentException("idx is illegal");
      }
      return data;
    }
    private int leftChild(int idx){
      return 2*idx+1;
    }
    private int rightChild(int idx){
      return 2*idx+2;
    }
    @Override
    public String toString(){
      StringBuilder sb= new StringBuilder();
      sb.append('[');
      for (int i = 0; i < tree.length; i++) {
            if (tree!=null) {
                sb.append(tree);
            }else {
                sb.append("null");
            }
            if (i!=tree.length-1){
                sb.append(",");
            }
      }
      sb.append(']');
      return sb.toString();
    }
}

Main方法测试类
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
      Integer[] nums = {-2,0,3,-5,2,-1};
      SegmentTree<Integer> segTree = new SegmentTree<>(nums,
                (a, b) -> a + b);
      System.out.println(segTree.query(0, 2));
      System.out.println(segTree.query(2, 5));
      System.out.println(segTree.query(0, 5));
    }
}


Merger合并接口
public interface Merger<E> {
    E merge(E a, E b);
}



@alittlebear 进来学习了{:301_978:}



sizhubiao 发表于 2020-11-29 23:38

感谢楼主分享,学习了!

冰水混合物 发表于 2020-11-30 00:09

加油,一起学习

alittlebear 发表于 2020-11-30 01:16



看不懂,但是勉强还是能运行的。。吧{:301_979:}

大佬好厉害

QingYi. 发表于 2020-11-30 08:29

alittlebear 发表于 2020-11-30 01:16
看不懂,但是勉强还是能运行的。。吧

大佬好厉害

我也是研究了两天,debug一步一步看结运行果,才搞明白的{:301_1005:}

wzh202 发表于 2020-11-30 12:39

这个是数组类型定义的线性表的合并方法吗

QingYi. 发表于 2020-11-30 18:06

wzh202 发表于 2020-11-30 12:39
这个是数组类型定义的线性表的合并方法吗

线段树不是属于线性表哦

QingYi. 发表于 2020-11-30 18:07

wzh202 发表于 2020-11-30 12:39
这个是数组类型定义的线性表的合并方法吗
我把合并去掉给你看下
class NumArray {    int [] data;
    int [] tree;
    public NumArray(int[] nums) {
      int n = nums.length;
      if (nums.length>0){
            data = new int;
            for (int i = 0; i < n; i++) {
                data = nums;
            }
            tree = new int;
            buildTree(0,0,n-1);
      }
    }

    private void buildTree(int treeIdx, int l, int r) {
      if (l==r){
            tree = data;
            return;
      }
      int mid = (l+r)>>1;
      int leftIdx = leftChild(treeIdx);
      int rightIdx = rightChild(treeIdx);
      buildTree(leftIdx,l,mid);
      buildTree(rightIdx,mid+1,r);
      tree = tree+tree;
    }

    private int rightChild(int treeIdx) {
      return treeIdx*2 +2;
    }

    private int leftChild(int treeIdx) {
      return treeIdx*2+1;
    }

    public void update(int i, int val) {
      update(0,0,data.length-1,i,val);
    }

    private void update(int treeIdx ,int l, int r, int target, int val) {
      if (l==r){
            tree = val;
            return;
      }
      int mid = (l+r)>>1;
      int leftIdx = leftChild(treeIdx);
      int rightIdx = rightChild(treeIdx);
      if (target>=mid+1){
            update(rightIdx, mid+1, r, target, val);
      }else {
            update(leftIdx, l, mid, target, val);
      }
      tree = tree+tree;
    }

    public int sumRange(int i, int j) {
      return query(0, 0, data.length - 1, i, j);
    }

    private int query(int treeIdx, int l, int r, int queryL, int queryR) {
      if (queryL < 0 || queryL >= data.length || queryR < 0 || queryR >= data.length || queryL > queryR) {
            throw new IllegalArgumentException();
      }
      if (l==queryL && r==queryR){
            return tree;
      }
      int mid = (l+r)>>1;
      int leftTreeIndex = leftChild(treeIdx);
      int rightTreeIndex = rightChild(treeIdx);
      if (queryR<=mid){
            return query(leftTreeIndex, l, mid, queryL, queryR);
      } else if (queryL >= mid + 1) {
            return query(rightTreeIndex, mid+1, r, queryL, queryR);
      }
      intleftRes = query(leftTreeIndex, l, mid, queryL, mid);
      intrightRes = query(rightTreeIndex, mid+1, r, mid+1, queryR);
      return leftRes + rightRes;
    }
}
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