前言:
本题在模拟考试时还不会差分法,用纯暴力思路ac了60%的案列,之后看了蓝桥讲解,用差分做出来了(但对差分还是一知半解),最近学会了差分又来做本题,又卡在了技巧思路上,特写此篇博客来巩固一下,也希望能对大家有所帮助。对差分法还不了解的同学可以看此篇博客一维前缀和&一维差分(下篇讲解二维前缀和&二维差分)(超详细,python版,其他语言也很轻松能看懂)
问题描述:
给定一个数组 A 和一些查询 Li,Ri,求数组中第 Li 至第 Ri 个元素之和。
小蓝觉得这个问题很无聊,于是他想重新排列一下数组,使得最终每个查询结果的和尽可能地大。小蓝想知道相比原数组,所有查询结果的总和最多可以增加多少?
输入格式
输入第一行包含一个整数 n。
第二行包含 n 个整数 A1,A2,⋅⋅⋅,An,相邻两个整数之间用一个空格分隔。
第三行包含一个整数 m 表示查询的数目。
接下来 m 行,每行包含两个整数 Li、Ri,相邻两个整数之间用一个空格分隔。
输出格式
输出一行包含一个整数表示答案。
数据范围
对于 30% 的评测用例,n,m≤50;
对于 50% 的评测用例,n,m≤500;
对于 70% 的评测用例,n,m≤5000;
对于所有评测用例,1≤n,m≤105,1≤Ai≤106,1≤Li≤Ri≤n。
输入样例:
5
1 2 3 4 5
2
1 3
2 5
输出样例:
4
样例解释
原来的和为 6+14=20,重新排列为 (1,4,5,2,3) 后和为 10+14=24,增加了 4。
思路:
用暴力思路来考虑此题的话只需要在草稿纸上把图画出来(数组尽量再取长一些),会发现需要改变的数字与它所被查询的次数相关。
以下标索引来说,如果该索引值被区间包含的次数越多(并集次数越多),则需要把数组中最大的数放在该索引上。例:在题目例子中,数组0,1,2,3,4,5中,所有查询结束后这些索引对应的次数应为[0,1,2,2,1,1],所以要在两个2中放最大的数,1中放次大的数。
这样每次查询索引所被区间包含的次数为多少次时,每次查询改变索引下标出现的次数的时间复杂度为O(n),查询次数一多就会超时。
这时就要考虑差分了,把每次查询的时间复杂度降为O(1),但是本题差分如何差分呢?
定义差分数组时要理解本题的差分数组是干什么的!!! ,本题差分数组是用来统计区间出现的次数, 所以定义为全0(未进行查询前,每个区间出现次数为0次),这点很重要!!!
本题还有一个问题点,求出差分后如何把数一一放在对应位置上呢?
这里有个小技巧,因为本题差分数组的定义是区间出现的次数,那么可以对原数组和差分数组进行排序,然后对应位置上所有原数组*差分数组的和就是总和,对于未排序前的数组统计和也可以用这个方法来降低时间复杂度
python
# 计算nums_1,原数组的和
nums_1 = 0
for i in range(1, n + 1):
nums_1 += c[i] * a[i] # 计算nums_1
# 对a和c进行排序
a.sort() # 对数组a进行排序
c.sort() # 对数组c进行排序
# 计算nums_2,排序后的最大和
nums_2 = 0
for i in range(1, n + 1):
nums_2 += c[i] * a[i] # 计算nums_2
代码及详细注释:
python
# 读取输入
n = int(input()) # 输入一个整数n
a = list(map(int, input().split())) # 输入长度为n的整数列表a
m = int(input()) # 输入一个整数m
# 初始化数组a和b
a = [0, *a] # 在a列表的开头插入一个0,使得a的下标从1开始
b = [0] * (n + 2) # 初始化长度为n+2的全0列表b
# 处理区间操作
for i in range(m):
l, r = map(int, input().split()) # 输入一个区间[l, r]
b[l] += 1 # 区间左端点l对应的b值加1
b[r + 1] -= 1 # 区间右端点r+1对应的b值减1
# 计算数组c
c = [0] * (n + 1) # 初始化长度为n+1的全0列表c
for i in range(1, n + 1):
c[i] = b[i] + c[i - 1] # 计算c[i],即前缀和
# 计算nums_1
nums_1 = 0
for i in range(1, n + 1):
nums_1 += c[i] * a[i] # 计算nums_1
# 对a和c进行排序
a.sort() # 对数组a进行排序
c.sort() # 对数组c进行排序
# 计算nums_2
nums_2 = 0
for i in range(1, n + 1):
nums_2 += c[i] * a[i] # 计算nums_2
# 输出结果
print(nums_2 - nums_1) # 输出最终结果
总结:
本题是第十三届蓝桥杯省赛的题,掌握了差分做起来会发现很简单,用纯暴力做法思考起来也不是很难。