給定一個整數數組（下標由 0 到 n-1， n 表示數組的規模，取值範圍由 0 到10000）。對於數組中的每個 ai 元素，請計算 ai 前的數中比它小的元素的數量。

註意事項

We suggest you finish problem Segment Tree Build, Segment Tree Query II and Count of Smaller Number first.

樣例

對於數組[1,2,7,8,5] ，返回 [0,1,2,3,2]

解題思路：

　　題目提示我們使用線段樹，在這裏我寫了兩種線段樹的解法，一種TLE，一種正常通過；個人感覺兩種寫法需要因地制宜使用：

　　思路1：每個線段樹節點存儲的是原始vector的index前後值以及該區間內的相應最大值，在查詢時，通過區域以及最大值約束找到所有小於特定值的區間最後求和。

class SegmentTreeNode{	//線段樹節點，其中max是當前區域內（left-right）最大值
public:
    int start,end,max;
    SegmentTreeNode2 * left;
    SegmentTreeNode2 * right;
    SegmentTreeNode2(int x,int y,int max){
        this->start = x;
        this->end = y;
        this->max = max;
        this->left = this->right = nullptr;
    }
};

class Solution {
public:
    /**
     * @param A: an integer array
     * @return: A list of integers includes the index of the first number and the index of the last number
     */
    vector<int> countOfSmallerNumberII(vector<int> &A) {
        // write your code here
        auto tree = new SegmentTreeNode(0,A.size()-1,INT_MIN);
        buildTree(A,tree);
        vector<int> ret;
        for(int i = 0;i<A.size();++i){
            ret.push_back(query(tree,0,i,A[i]));
        }
        return ret;
    }

    int buildTree(vector<int> &A,SegmentTreeNode * root){	//建立線段樹，每個節點保存該區域內最大值
        int start = root->start;
        int end = root->end;
        if(start > end) return 0;
        if(start == end) {
            root->max = A[start];
            return A[start];
        }else{
            root->left = new SegmentTreeNode(start,(start+end)/2,INT_MIN);
            root->right = new SegmentTreeNode((start+end)/2+1,end,INT_MIN);
            int L_max = buildTree(A,root->left);
            int R_max = buildTree(A,root->right);
            root->max = L_max>R_max?L_max:R_max;
            return root->max;
        };
    }

    int query(SegmentTreeNode * root,int start,int end,int q){	//查詢特定區域比q小的個數
        if(root == nullptr) return 0;
        if(root->start > end || root->end < start) return 0;
        if(root->start >= start && root->end <= end && root->max<q) return root->end - root->start + 1;
        return query(root->left,start,end,q)+query(root->right,start,end,q);
    }
};

　　這種解法TLE，時間復雜度在vector的size很大時很大，某種程度上來講效率不及直接暴力法，但當所求數據較為集中時應該能提高一點速度。

思路2：對數據的區間建立線段樹，在知道所有數據上界的情況下效率不錯，能夠正常通過

class SegmentTreeNode{//count表示當前區間所有的數個數
public:
    int start,end,count;
    SegmentTreeNode * left;
    SegmentTreeNode * right;
    SegmentTreeNode(int x,int y,int count){
        this->start = x;
        this->end = y;
        this->count = count;
        this->left = this->right = nullptr;
    }
};

class Solution {
public:
    /**
     * @param A: an integer array
     * @return: A list of integers includes the index of the first number and the index of the last number
     */
    vector<int> countOfSmallerNumberII(vector<int> &A) {
        // write your code here
        vector<int> res;
        SegmentTreeNode * root = buildTree(0,10001);
        for(int i=0; i<A.size(); ++i){
            res.push_back(query(root,A[i]));
            insert(root,A[i]);
        }
        return res;
    }

    SegmentTreeNode* buildTree(int start,int end){  //這種方法需要明確數據上界，然後直接根據數據大小建立線段樹，每個節點保存落在當前區間數的個數
        if(start > end) return nullptr;
        auto res = new SegmentTreeNode(start,end,0);
        if(start == end) return res;
        int mid = (start+end)/2;
        res->left = buildTree(start,mid);
        res->right = buildTree(mid+1,end);
        return res;
    }

    int query(SegmentTreeNode * root,int q){   //query函數用來查詢當前區域內小於q的數的個數
        if(root == nullptr) return 0;
        if(q < root->start) return 0;
        if(q > root->end) return root->count;
        return query(root->left,q)+query(root->right,q);
    }

    void insert(SegmentTreeNode * root,int val){//將輸入數據逐個插入，從上到下逐個更新count
        if(root == nullptr) return;
        if(root->start > val || root->end < val) return;
        if(root->start <= val && root->end >= val) ++root->count;
        insert(root->left,val);
        insert(root->right,val);
    }
}

　　ps:這道題如果使用lintcode內置的SegmentTreeNode 數據結構中的count好像會出問題，最好定義自己的class

LintCode 249. 統計前面比自己小的數的個數