前缀和与差分

本文用于记录个人算法竞赛学习,仅供参考

目录

一.前缀和是什么

二.一维前缀和

三.二维前缀和

四.一维差分

五.二维差分


一.前缀和是什么

给定一个数组A:a1、a2、a3、a4......an

会有前缀和 S:s1、s2、s3、s4......sn,其中si = a1 + a2 + a3 + ...... + ai

一般前缀和数组下标从1开始,将s0 = 0,这样是为了处理边界,假如s1,10 = s10 - s0 = s10(求区间和)

二.一维前缀和

1.S: si = si - 1 + ai (求前缀和的递推公式)

2.作用:可以快速查找求得某一区间的区间和-- s L,R = sR - sL - 1

三.二维前缀和

1.求前缀和: 即左上角(0,0)到(i,j) 的和

公式: s i j = s i j - 1 + s i - 1 j - s i - 1 j - 1 + a i j

2.求区间和:即左上角 x1, y1 到 右下角 x2, y2 的区间和

公式: s x1, y1 x2, y2 = s x2 y2 - s x2 y1 - 1 - s x1 - 1 y2 + s x1 - 1 y1 - 1

四.一维差分

1.给定一个数组A:a1、a2、a3、a4......an

会有差分数组B:b1、b2、b3、b4......bn,其中bn = an - a(n-1)

一般差分数组下标从1开始。

2.差分数组的前缀和即为数组A本身

利用 差分数组的前缀和即为数组A本身 这一性质可以快速 给某一区间都加上同一个值

3.给某一区间都加上同一个值

给A l , r 区间中每一个数都加上c,正常思维是遍历一遍区间并加上c,时间复杂度是O(n)

利用 差分数组的前缀和即为数组A本身 这一性质可以使时间复杂度降低到O(1)

会有公式:b l += c; b r + 1 -= c

模板:

cpp 复制代码
vector<int> b;

void Add(int l, int r, int c)
{
	b[l] += c;
	if (r + 1 < b.size())
		b[r + 1] -= c;
}

4.构造B差分数组

正常构造差分数组是利用公式:bn = an - a(n - 1) 遍历一遍来构造,这样就需要多写一个构造操作;

我们也可以利用上面的Add函数来构造差分数组,进而统一了差分操作:

我们可以假设A数组原来是全为0,只不过是进行了Add的区间操作给每个区间赋值,即

a1 是 1,1上加上a1,通过Add即有b1 += a1, b1+1 -= a1;

an 是 n,n 上加上an, 通过Add即有bn += an, bn + 1 -= an(前提是有bn + 1)

这样,差分的前缀和数组就是A数组。

五.二维差分

1.二维差分数组 给其中一个子矩阵加上一个c

给定左上角(x1, y1) 和 右下角(x2, y2)的子矩阵中所有元素都加上c,由差分性质有:

bx1y1 += c; bx1y2 + 1 -= c; bx2 + 1y1 -= c; bx2 + 1y2 + 1 += c;

模板:

cpp 复制代码
vector<vector<int>> b;

void Add(int x1, int y1, int x2, int y2, int c)
{
	b[x1][y1] += c;
	if (x2 + 1 < b.size())
		b[x2 + 1][y1] -= c;
	if (y2 + 1 < b[0].size())
		b[x1][y2 + 1] -= c;
	if (x2 + 1 < b.size() && y2 + 1 < b[0].size())
		b[x2 + 1][y2 + 1] += c;
}

2.构造二维差分数组

与一维差分数组相似,等价于A数组起始全为0,在i,j 到 i,j 加上an,可以用Add进行构造。

3.二维差分数组求前缀和

有:s i j = b i j + bi - 1j + bij - 1 - bi - 1j - 1

相关推荐
zyl76516 小时前
FlashAttention 详解:从 GPU 硬件、普通 Attention 到分块计算与 Online Softmax
算法
爱读书的小胖20 小时前
LeetCode 122:买卖股票的最佳时机 II(C)解题分析
算法
结局无敌20 小时前
React Native for OpenHarmony 实战:三方库 react-native-modal-dialog 的鸿蒙化适配指南
深度学习·算法·react native·react.js·harmonyos
OPEN-F21 小时前
ROS2系列教程:上位机建图与导航(原理综合)
算法·机器人
weixin_3077791321 小时前
C++代码实现MATLAB中的fitrtree函数功能
开发语言·c++·算法·matlab
AI wins21 小时前
c++新增頭文件
c++
Shadow(⊙o⊙)21 小时前
仿muduo实现高并发服务器——事件就绪管理Channel.hpp
服务器·c++
tomwang032221 小时前
路径优化建模、优化算法分类及工程化小结
算法·数学建模·分类
小羊没烦恼!21 小时前
Ajax与JSON的一些总结
android·java·前端·数据库·mysql·算法·okhttp
by2099921 小时前
哈希表——快速找到数据:冲突、删除与扩容的实现
数据结构·c++·哈希算法·散列表