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节点树 / 二进制索引树

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节点树二进制索引树是一种数据结构,可以高效地更新元素和计算数字表的前缀和。

与数字的扁平数组相比,节点树在两个操作之间实现了更好的平衡:元素更新和前缀和计算。在扁平数组n个数字中,你可以存储元素,或者存储前缀和。在前者中,计算前缀和需要线性时间;在后者中,更新数组元素需要线性时间(两者情况下,其他操作都可以常数时间执行)。节点树允许这两个操作在O(log n)时间内完成。这是通过将数字表示为一棵树来实现的,在这棵树中,每个节点的值是该子树中数字的总和。树的结构允许仅使用O(log n)次节点访问来完成操作。

实现说明

二进制索引树表示为一个数组。二进制索引树的每个节点存储了给定数组中某些元素的总和。二进制索引树的大小等于输入数组的大小n。在当前实现中,我们使用了大小为n+1,以便于实现。所有索引都是从1开始的。

二进制索引树

在下面的图片中,你可能会看到一个动画示例,展示了如何逐个插入数组[1, 2, 3, 4, 5]来创建二进制索引树。

节点树

参考资料