C++樹狀數組(Binary Indexed Tree,BIT)是一種用于高效實現動態維護動態序列的數據結構,能夠支持動態的單點更新和區間查詢。樹狀數組的基本原理是通過對原始序列進行預處理,構建一個類似于完全二叉樹的數據結構,用來存儲每個位置之前的前綴和。
具體來說,樹狀數組的基本原理包括以下幾個關鍵步驟:
- 初始化:首先對原始序列進行預處理,構建一個大小為n的樹狀數組,其中n為原始序列的長度。初始化時,將每個位置的值初始化為0。
- 單點更新:當需要更新某個位置的值時,可以通過不斷更新當前位置及其父節點的值,實現單點更新操作。具體操作為將當前位置的值加上需要更新的值,然后更新當前位置的父節點,直到根節點。
- 區間查詢:通過樹狀數組中存儲的前綴和信息,可以高效地實現區間查詢操作。對于查詢區間[a, b],可以通過查詢樹狀數組中b位置的前綴和減去a位置的前綴和,來得到區間[a, b]的和。
總的來說,樹狀數組通過巧妙地利用二進制表示和前綴和的性質,實現了高效的單點更新和區間查詢操作,為動態序列的維護提供了一種有效的數據結構和算法。