数据结构-非线性结构-树形结构:有序树 -> 二叉树 -> 平衡二叉树 -> 线段树 (Segment Tree) / 区间树【不是完全二叉树;用于处理区间类数据】【基于静态数组/链表】【竞赛】

本文主要是介绍数据结构-非线性结构-树形结构:有序树 -> 二叉树 -> 平衡二叉树 -> 线段树 (Segment Tree) / 区间树【不是完全二叉树;用于处理区间类数据】【基于静态数组/链表】【竞赛】,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

平衡二叉树(AVL树):当且仅当任何节点的两棵子树的高度差不大于1的二叉树;

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

线段树的代码实现

SegmentTree.java

/*** 线段树** @author whx* @version 2018/8/25*/
public class SegmentTree<E> {/**普通数据*/private E[] data;/**树结构数据*/private E[] tree;/**融合器*/private Merger<E> merger;public SegmentTree(E[] arr,Merger<E> merger){this.merger = merger;data = (E[]) new Object[arr.length];for (int i = 0; i < arr.length; i++) {data[i] = arr[i];}tree = (E[]) new Object[4*arr.length];buildSegmentTree(0, 0, data.length - 1);}/*** 在treeIndex的位置创建表示区间[l...r]的线段树** @param treeIndex* @param left* @param right* @return void* @author whx* @version 2018/8/25*/private void buildSegmentTree(int treeIndex, int left, int right) {if(left == right){tree[treeIndex] = data[left];return;}int leftTreeIndex = leftChild(treeIndex);int rightTreeIndex = rightChild(treeIndex);int mid = left + (right - left) / 2;buildSegmentTree(leftTreeIndex,left,mid);buildSegmentTree(rightTreeIndex,mid + 1,right);//融合两个元素tree[treeIndex] = merger.merge(tree[leftTreeIndex],tree[rightTreeIndex]);}public int getSize(){return data.length;}public E get(int index){if(index < 0 || index >= data.length){throw new IllegalArgumentException("Index is illegal.");}return data[index];}/*** 查找用数组实现的完全二叉树中该索引下节点的左孩子节点的索引** @param index* @return int* @author whx* @version 2018/8/19*/public int leftChild(int index){return (index * 2) + 1;}/*** 查找用数组实现的完全二叉树中该索引下节点的右孩子节点的索引** @param index* @return int* @author whx* @version 2018/8/19*/public int rightChild(int index){return (index * 2) + 2;}/*** 查询区间[start...end]的值** @param start* @param end* @return E* @author whx* @version 2018/8/25*/public E query(int start, int end){if(start < 0 || start > data.length ||end < 0 || end > data.length ||start > end){throw new IllegalArgumentException("Index is illegal.");}return query(0, 0, data.length-1, start, end);}/*** 查询在以treeIndex为根的线段树区间为[l...r]的范围中,区间[start...end]的值** @param treeIndex* @param l* @param r* @param start* @param end* @return E* @author whx* @version 2018/8/25*/private E query(int treeIndex, int l, int r, int start, int end){if(l == start && r == end){return tree[treeIndex];}int middle = l + (r - l) / 2;int leftTreeIndex = leftChild(treeIndex);int rightTreeIndex = rightChild(treeIndex);if(start >= middle + 1){return query(rightTreeIndex,middle+1,r,start,end);}else if(end <= middle){return query(leftTreeIndex,l,middle,start,end);}E leftResult = query(leftTreeIndex, l, middle, start, middle);E rightResult = query(rightTreeIndex, middle + 1, r, middle + 1, end);return merger.merge(leftResult,rightResult);}/*** 更新index位置的元素为e** @param index* @param e* @return void* @author whx* @version 2018/8/26*/public void set(int index, E e){if(index < 0 || index >= data.length){throw new IllegalArgumentException("Index is illegal.");}set(0,0,data.length - 1,index,e);}/*** 更新在以treeIndex为根的线段树区间为[l...r]的范围中位置为index的值** @param treeIndex* @param l* @param r* @param index* @param e* @return void* @author whx* @version 2018/8/26*/private void set(int treeIndex, int l, int r, int index, E e){if(l == r){tree[treeIndex] = e;return;}int middle = l + (r - l) / 2;int leftTreeIndex = leftChild(treeIndex);int rightTreeIndex = rightChild(treeIndex);if(index >= middle + 1){set(rightTreeIndex,middle+1,r,index,e);}else if(index <= middle){set(leftTreeIndex,l,middle,index,e);}tree[treeIndex] = merger.merge(tree[leftTreeIndex], tree[rightTreeIndex]);}@Overridepublic String toString() {StringBuilder result = new StringBuilder();result.append("SegmentTree: [");for (int i = 0; i < tree.length; i++) {if (tree[i] != null){result.append(tree[i]);}else {result.append("null");}if (i != tree.length - 1) {result.append(",");}else {result.append("]");}}return result.toString();}
}

Merger.java

/*** 融合器** @author whx* @version 2018/8/25*/
public interface Merger<E> {/*** 融合两个元素** @param a* @param b* @return E* @author whx* @version 2018/8/25*/E merge(E a, E b);
}

Main.java

/*** @author whx* @version 2018/8/25*/
public class Main {public static void main(String[] args) {SegmentTree<Integer> segmentTree = new SegmentTree<Integer>(new Integer[]{-2, 0, 3, -5, 2, -1}, (a, b) -> a + b);System.out.println(segmentTree.toString());System.out.println(segmentTree.query(2, 4));System.out.println(segmentTree.query(0, 4));System.out.println(segmentTree.query(1, 4));System.out.println(segmentTree.query(3, 4));segmentTree.set(0, 20);System.out.println(segmentTree.toString());}
}



参考资料:
线段树详解 (原理,实现与应用)

这篇关于数据结构-非线性结构-树形结构:有序树 -> 二叉树 -> 平衡二叉树 -> 线段树 (Segment Tree) / 区间树【不是完全二叉树;用于处理区间类数据】【基于静态数组/链表】【竞赛】的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/1128842

相关文章

Redis中Set结构使用过程与原理说明

《Redis中Set结构使用过程与原理说明》本文解析了RedisSet数据结构,涵盖其基本操作(如添加、查找)、集合运算(交并差)、底层实现(intset与hashtable自动切换机制)、典型应用场... 目录开篇:从购物车到Redis Set一、Redis Set的基本操作1.1 编程常用命令1.2 集

Linux下利用select实现串口数据读取过程

《Linux下利用select实现串口数据读取过程》文章介绍Linux中使用select、poll或epoll实现串口数据读取,通过I/O多路复用机制在数据到达时触发读取,避免持续轮询,示例代码展示设... 目录示例代码(使用select实现)代码解释总结在 linux 系统里,我们可以借助 select、

Redis中的有序集合zset从使用到原理分析

《Redis中的有序集合zset从使用到原理分析》Redis有序集合(zset)是字符串与分值的有序映射,通过跳跃表和哈希表结合实现高效有序性管理,适用于排行榜、延迟队列等场景,其时间复杂度低,内存占... 目录开篇:排行榜背后的秘密一、zset的基本使用1.1 常用命令1.2 Java客户端示例二、zse

解决docker目录内存不足扩容处理方案

《解决docker目录内存不足扩容处理方案》文章介绍了Docker存储目录迁移方法:因系统盘空间不足,需将Docker数据迁移到更大磁盘(如/home/docker),通过修改daemon.json配... 目录1、查看服务器所有磁盘的使用情况2、查看docker镜像和容器存储目录的空间大小3、停止dock

JavaScript对象转数组的三种方法实现

《JavaScript对象转数组的三种方法实现》本文介绍了在JavaScript中将对象转换为数组的三种实用方法,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友... 目录方法1:使用Object.keys()和Array.map()方法2:使用Object.entr

全网最全Tomcat完全卸载重装教程小结

《全网最全Tomcat完全卸载重装教程小结》windows系统卸载Tomcat重新通过ZIP方式安装Tomcat,优点是灵活可控,适合开发者自定义配置,手动配置环境变量后,可通过命令行快速启动和管理... 目录一、完全卸载Tomcat1. 停止Tomcat服务2. 通过控制面板卸载3. 手动删除残留文件4.

5 种使用Python自动化处理PDF的实用方法介绍

《5种使用Python自动化处理PDF的实用方法介绍》自动化处理PDF文件已成为减少重复工作、提升工作效率的重要手段,本文将介绍五种实用方法,从内置工具到专业库,帮助你在Python中实现PDF任务... 目录使用内置库(os、subprocess)调用外部工具使用 PyPDF2 进行基本 PDF 操作使用

分析 Java Stream 的 peek使用实践与副作用处理方案

《分析JavaStream的peek使用实践与副作用处理方案》StreamAPI的peek操作是中间操作,用于观察元素但不终止流,其副作用风险包括线程安全、顺序混乱及性能问题,合理使用场景有限... 目录一、peek 操作的本质:有状态的中间操作二、副作用的定义与风险场景1. 并行流下的线程安全问题2. 顺

Java JUC并发集合详解之线程安全容器完全攻略

《JavaJUC并发集合详解之线程安全容器完全攻略》Java通过java.util.concurrent(JUC)包提供了一整套线程安全的并发容器,它们不仅是简单的同步包装,更是基于精妙并发算法构建... 目录一、为什么需要JUC并发集合?二、核心并发集合分类与详解三、选型指南:如何选择合适的并发容器?在多

Python异常处理之避免try-except滥用的3个核心原则

《Python异常处理之避免try-except滥用的3个核心原则》在Python开发中,异常处理是保证程序健壮性的关键机制,本文结合真实案例与Python核心机制,提炼出避免异常滥用的三大原则,有需... 目录一、精准打击:只捕获可预见的异常类型1.1 通用异常捕获的陷阱1.2 精准捕获的实践方案1.3