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LazySegmentTree
Overview

LazySegmentTree

July 29, 2024
1 min read

用途

SegmentTreeの一点更新を区間更新としてO(logn)O(\log n)で行う.

計算量

初期化: O(n)O(n)
クエリ: log(n)\log(n)

使い方

宣言

LazySegmentTree<class> lseg(配列長, 二項演算するlambda, 単位元);

構築&更新

lseg.update(a, b, x);

[a,b)[a,b)をxで更新する.

クエリ

lseg.query(a,b)

で半開区間[a,b)\left[ a,b \right)に演算を適応した値が得られる.

実装

例として区間和を求める場合、update(a,b,x)の動作を

  • 区間更新: segix \text{seg}_i \rightarrow x
  • 区間加算: segisegi+x\text{seg}_i \rightarrow \text{seg}_i + x

にするかで実装が異なる

区間更新型ver

template <class T>
struct LazySegmentTree {
int n;
vector<T> s, lazy;
const function<T(T, T)> f;
const T m;
LazySegmentTree(int _n, const function<T(T, T)> &_f, const T &_m) : s(_n * 4, m), lazy(_n * 4, m), f(_f), m(_m) {
n = 1;
while (n < _n)
n *= 2;
s.assign(n * 2, m);
lazy.assign(n * 2, m);
}
void eval(int k) {
if (lazy[k] == m)
return;
if (k < n - 1) {
lazy[k * 2 + 1] = lazy[k];
lazy[k * 2 + 2] = lazy[k];
}
s[k] = lazy[k];
lazy[k] = m;
}
void update(int a, int b, T x, int k, int l, int r) {
eval(k);
if (a <= l and r <= b) {
lazy[k] = x;
eval(k);
} else if (a < r and l < b) {
update(a, b, x, k * 2 + 1, l, (l + r) / 2);
update(a, b, x, k * 2 + 2, (l + r) / 2, r);
s[k] = f(s[k * 2 + 1], s[k * 2 + 2]);
}
}
void update(int a, int b, T x) { update(a, b, x, 0, 0, n); }
T query_sub(int a, int b, int k, int l, int r) {
eval(k);
if (r <= a or b <= l) {
return m;
} else if (a <= l and r <= b) {
return s[k];
} else {
T vl = query_sub(a, b, k * 2 + 1, l, (l + r) / 2);
T vr = query_sub(a, b, k * 2 + 2, (l + r) / 2, r);
return f(vl, vr);
}
}
T query(int a, int b) { return query_sub(a, b, 0, 0, n); }
};

区間加算型ver

template <class T>
struct LazySegmentTree {
int n;
vector<T> s, lazy;
const function<T(T, T)> f;
const T m;
LazySegmentTree(int _n, const function<T(T, T)> &_f, const T &_m) : s(_n * 4, m), lazy(_n * 4, 0), f(_f), m(_m) {
n = 1;
while (n < _n)
n *= 2;
s.assign(n * 2, m);
lazy.assign(n * 2, 0);
}
void eval(int k, int l, int r) {
if (lazy[k] != 0) {
s[k] += lazy[k] * (r - l);
if (k < n - 1) {
lazy[k * 2 + 1] += lazy[k];
lazy[k * 2 + 2] += lazy[k];
}
lazy[k] = 0;
}
}
void update(int a, int b, T x, int k, int l, int r) {
eval(k, l, r);
if (a <= l and r <= b) {
lazy[k] += x;
eval(k, l, r);
} else if (a < r and l < b) {
update(a, b, x, k * 2 + 1, l, (l + r) / 2);
update(a, b, x, k * 2 + 2, (l + r) / 2, r);
s[k] = f(s[k * 2 + 1], s[k * 2 + 2]);
}
}
void update(int a, int b, T x) {
update(a, b, x, 0, 0, n);
}
T query_sub(int a, int b, int k, int l, int r) {
eval(k, l, r);
if (r <= a or b <= l) {
return m;
} else if (a <= l and r <= b) {
return s[k];
} else {
T vl = query_sub(a, b, k * 2 + 1, l, (l + r) / 2);
T vr = query_sub(a, b, k * 2 + 2, (l + r) / 2, r);
return f(vl, vr);
}
}
T query(int a, int b) {
return query_sub(a, b, 0, 0, n);
}
};

Verify

//TODO

連続区間の和を高速に求めたいとして:

LazySegmentTree<int> lseg(n, [](int a, int b){ return a+b; }, 0);
// ~構築~

の様にlambdaをおけばよい.

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