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セグメントツリー (点変更・区間クエリ)

概要

セグメントツリーとは,区間を $O(\log N)$ 個に分割することで区間に対するクエリを高速に処理するデータ構造です.

RMQRSQ などの 様々なバリエーションがありますが,乗せられるデータは全て monoid なので, それらを表現する trait を組み込めるようにすれば一般的な実装ができます. 詳細は下記の koba さんや tomcatowl さんの記事を見てください.

使い方

実装

template <typename monoid>
struct segment_tree {
    using M = monoid;
    using T = typename M::value_type;

    std::size_t sz;
    std::vector<T> x;

    segment_tree(std::size_t n = 0) {
        sz = 1;
        while (sz < n) sz *= 2;
        x.assign(sz * 2, M::id());
        initialize();
    }

    template <typename iterator>
    segment_tree(iterator first, iterator last) {
        sz = 1;
        std::size_t n = std::distance(first, last);
        while (sz < n) sz *= 2;
        x.assign(sz * 2, M::id());
        std::copy(first, last, x.begin() + sz);
        initialize();
    }

    void fill(const T& val) {
        std::fill(x.begin() + sz, x.end(), val);
        initialize();
    }

    void initialize() {
        for (int i = (int)sz - 1; i >= 1; --i) {
            x[i] = M::op(x[i * 2 + 0], x[i * 2 + 1]);
        }
    }

    T accumulate(std::size_t l, std::size_t r) const {
        T al = M::id(), ar = M::id();
        for (l += sz, r += sz; l < r; l /= 2, r /= 2) {
            if (l & 1) al = M::op(al, x[l++]);
            if (r & 1) ar = M::op(x[--r], ar);
        }
        return M::op(al, ar);
    }

    void update(std::size_t i, const T &val) {
        x[i += sz] = val;
        while (i > 1) {
            x[i / 2] = M::op(x[i], x[i ^ 1]);
            i /= 2;
        }
    }

    T operator[](std::size_t i) const { return x[sz + i]; }
};

template <typename T>
struct min_monoid {
    using value_type = T;
    static constexpr T id() { return std::numeric_limits<T>::max(); }
    static T op(const T &a, const T &b) { return std::min(a, b); }
};

template <typename T>
struct max_monoid {
    using value_type = T;
    static constexpr value_type id() { return std::numeric_limits<value_type>::min(); }
    static value_type op(const value_type &a, const value_type &b) { return std::max(a, b); }
};

template <typename T>
struct sum_monoid {
    using value_type = T;
    static constexpr value_type id() { return 0; }
    static value_type op(const value_type &a, const value_type &b) { return a + b; }
};

template <typename value_type>
using rmq = segment_tree<min_monoid<value_type>>;

template <typename value_type>
using rsq = segment_tree<sum_monoid<value_type>>;

検証

http://judge.u-aizu.ac.jp/onlinejudge/review.jsp?rid=2386727#1

参考文献