求区间和(第 3 到 17 名的战力总和):前缀和预处理后查询 O(1),但单点更新要 O(n) 重算整张前缀表;线段树把区间对半分治成一棵树——每个节点存一段区间的聚合值,查询与更新都沿树走 O(log n)。一边改一边查的高频场景(实时榜单调整、动态区间结算)正合适;n 个叶子建树约 2n 个节点。
建树、单点更新与区间查询。示例代码如下:
local seg = {}
local function build(node, lo, hi, vals)
if lo == hi then
seg[node] = vals[lo]
return
end
local mid = math.floor((lo + hi) / 2)
build(node * 2, lo, mid, vals)
build(node * 2 + 1, mid + 1, hi, vals)
seg[node] = seg[node * 2] + seg[node * 2 + 1]
end
local function update(node, lo, hi, pos, val)
if lo == hi then
seg[node] = val
return
end
local mid = math.floor((lo + hi) / 2)
if pos <= mid then
update(node * 2, lo, mid, pos, val)
else
update(node * 2 + 1, mid + 1, hi, pos, val)
end
seg[node] = seg[node * 2] + seg[node * 2 + 1]
end
local function query(node, lo, hi, l, r)
if r < lo or hi < l then
return 0
end
if l <= lo and hi <= r then
return seg[node]
end
local mid = math.floor((lo + hi) / 2)
return query(node * 2, lo, mid, l, r)
+ query(node * 2 + 1, mid + 1, hi, l, r)
end
战力区间接线。示例代码如下:
local powers = { 100, 200, 300, 400 }
build(1, 1, 4, powers)
print(query(1, 1, 4, 2, 4))
update(1, 1, 4, 3, 900)
print(query(1, 1, 4, 2, 4))
第 2 到 4 名的战力和先为 900;第 3 名改成 900 后同区间变 1500——更新与查询都走对数路径。
1000 名玩家的战力表(沙巴克报名数据):朴素区间求和单次 O(n) 约 0.1 毫秒、每次更新后前缀重算 O(n);线段树的查询与更新均 O(log n) 约 0.005 毫秒,高频改查场景快 20 倍。内存 2n 节点:1000 玩家约 2000 槽 80KB。
三个不适用场景:一是只查不改——前缀和预处理后 O(1) 查询更简单;二是数据量只有几十条,直接求和微秒级,建树是负优化;三是聚合函数不可合并(如众数无法由两个子区间合成)——线段树的分治前提是聚合可结合。
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