树状数组及其应用
简介
树状数组(Binary Indexed Tree,简称BIT),有时也被称作Fenwick树,是一种用于高效处理前缀和、区间求和、以及相应更新等问题的数据结构。它提供了比普通数组更好的方法来实现这些操作,特别是在需要频繁更新元素和查询前缀和的场景中。树状数组在时间复杂度和空间复杂度上都很优秀,实现也相对简单。
普通树状数组维护的信息及运算要满足 结合律 且 可差分,如加法(和)、乘法(积)、异或等。
结合律:,其中 是一个二元运算符。
可差分:具有逆运算的运算,即已知 和 x 可以求出 y。
事实上,树状数组能解决的问题是线段树能解决的问题的子集:树状数组能做的,线段树一定能做;线段树能做的,树状数组不一定可以。然而,树状数组的代码要远比线段树短,时间效率常数也更小,因此仍有学习价值。
有时,在差分数组和辅助数组的帮助下,树状数组还可解决更强的 区间加单点值 和 区间加区间和 问题。