小小小幸运 发表于 2024-2-19 05:00:52

线段树

线段树

什么是线段树

线段树(英语:Segment tree)是一种二叉树形数据结构,1977年由Jon Louis Bentley发明[1],用以存储区间或线段,并且允许快速查询结构内包含某一点的所有区间。
一个包含n个区间的线段树,空间复杂度为O(n),查询的时间复杂度则为O(logn+k)},其中k是匹配条件的区间数量。
此数据结构亦可推广到高维度。
摘自《维基百科》
为什么要使用线段树

https://gitee.com/duhouan/ImagePro/raw/master/java-notes/dataStructure/segmentTree//segmentTree00.pnghttps://gitee.com/duhouan/ImagePro/raw/master/java-notes/dataStructure/segmentTree//segmentTree01.pnghttps://gitee.com/duhouan/ImagePro/raw/master/java-notes/dataStructure/segmentTree//segmentTree.png线段树的时间复杂度分析:
https://gitee.com/duhouan/ImagePro/raw/master/java-notes/dataStructure/segmentTree//segmentTree_2.pnghttps://gitee.com/duhouan/ImagePro/raw/master/java-notes/dataStructure/segmentTree//segmentTree_3.png线段树基础表示

https://gitee.com/duhouan/ImagePro/raw/master/java-notes/dataStructure/segmentTree//segmentTree_4.png如果区间有n个元素,用数组表示线段树,需要多少结点?
0层:1
1层:2
2层:4
3层:8
...
h-1层:2^(h-1)
对于满二叉树:
h层,一共有2h-1个结点(约为2h)
最后一层(h-1),有2^(h-1)个结点
最后一层的结点数大致等于前面所有层的结点数之和
https://gitee.com/duhouan/ImagePro/raw/master/java-notes/dataStructure/segmentTree//segmentTree_5.png由此,可得出结论,我们线段树不考虑添加元素,即区间固定,使用4*n的静态空间即可。
public class SegmentTree<E> {
    private E[] tree;
    private E[] data;
    public SegmentTree(E[] arr){
      data=(E[])new Object;
      for(int i=0;i<arr.length;i++){
            data=arr;
      }
      tree=(E[])new Object;
    }

    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;
    }

    //返回完全二叉树的数组表示,一个索引所表示的元素的左孩子结点的索引
    public int leftChild(int index){
      return 2*index+1;
    }

    //返回完全二叉树的数组表示,一个索引所表示的元素的右孩子结点的索引
    public int rightChild(int index){
      return 2*index+2;
    }
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