C++可持久化线段树主席树怎么查询区间第K大

阿墨吖_9815

阿墨吖_9815

2026-10-03

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主席树查询区间第k大本质是二分权值+前缀差分计数:先离散化并构建权值线段树的前缀版本,再通过root[r]−root[l−1]获取区间权值频次,最后在值域上二分——比较左子树区间计数left_cnt与k决定走向。

c++可持久化线段树主席树怎么查询区间第k大

主席树查询区间第K大本质是二分权值 + 前缀差分计数

主席树本身不直接支持“区间第K大”,而是靠构建权值线段树的前缀版本,再利用两个历史版本相减得到区间内各权值的出现次数。查询时在权值线段树上模拟二分:往左走还是往右走,取决于左子树在该区间内的总出现次数是否 ≥ K。

关键点在于:不是对下标二分,而是对离散化后的权值范围二分;每次比较的是 left_cnt = tr[tr[r].l].cnt - tr[tr[l].l].cnt,即区间 [l, r] 中落在当前左子树权值范围内的数的个数。

建树前必须离散化,且要保留所有可能查询的权值

原始数组中没出现的数,也可能成为第K大的候选(比如查询 [1,3] 第2大,而数组是 [1,5,10],答案是5 —— 它在离散化数组里必须有位置)。漏掉会导致 query 走到空节点或 cnt 不匹配。

  • 用 std::vector 收集所有原数组元素,再 std::sort + std::unique 去重
  • 离散化映射用 std::lower_bound,别手写二分出界
  • 建树时 build(1, n) 的 n 是离散化后大小,不是原数组长度

query 函数参数和递归逻辑容易写反

常见错误是把版本号传错(比如用 root[l] 和 root[r] 直接相减,但主席树要求的是 root[r] − root[l-1]),或者在递归时左右子树版本号没同步更新。

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标准 query 签名应为:int query(int u, int v, int l, int r, int k),其中 u 对应 root[l-1],v 对应 root[r],[l, r] 是当前权值线段树的值域范围(非原数组下标)。

递归分支判断逻辑:

int left_cnt = tr[tr[v].l].cnt - tr[tr[u].l].cnt;
if (k <h3>空间和初始化不注意会 RE 或结果错</h3><p>主席树节点数 ≈ <code>n * log(max_val)</code>,离散化后 max_val 是去重后大小,通常 ≤ n,所以总节点数控制在 <code>20 * n</code> 比较安全(n ≤ 2e5 时开 4e6 节点)。别用 vector 动态 push_back 而不 reserve,也别把 <code>cnt</code> 初始化成 0 以外的值。</p>
  • 每个新节点必须显式设置 cnt = 0、l = r = 0
  • root[0] 是空树,必须调用 build 构造(或直接赋零节点)
  • 如果用数组模拟指针,tot 从 1 开始,root[i] 存的是节点下标,不是指针

最常被忽略的是:查询第K大 ≠ 第K小,得把 k 替换为 区间长度 - k + 1,或者建树时按降序离散化 —— 但更稳妥的做法是在查完第K小后,用 len - k + 1 转换,别在树结构里硬改顺序。

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