前缀和计算

简介: 笔记

一维数组前缀和


14天阅读挑战赛


s[]数组用来储存


#include<iostream>
using namespace std;
#define N 100
int main()
{
  int arr1[N];
  int s[N];
  int n, m;
  scanf("%d %d", &n, &m);
  for (int i = 1; i <= n; ++i)
  scanf("%d", &arr1[i]);
  for (int i = 1; i <= n; ++i)
  s[i] = s[i - 1] + arr1[i];
  while (m--)
  {
  int l, r;
  scanf("%d %d", &l, &r);
  printf("%d", s[r] - s[l - 1]);
  }
}

l和r确定一个区间,打印这个区间内的数组和


二维数组前缀和


1.png2.png

#include<iostream>
using namespace std;
const int N = 1010;
int main()
{
  int n, m, q;
  scanf("%d%d%d", &n, &m, &q);//确定二维数组大小
  int arr1[N][N];
  int s[N][N];
  for (int i = 1; i <= n; i++)
  {
  for (int j = 1; j <= m; j++)
  {
    scanf("%d", &arr1[i][j]);
  }
  }
  for (int i = 1; i <= n; i++)
  {
  for (int j = 1; j <= m; j++)
  {
    s[i][j] = s[i - 1][j] + s[i][j - 1] - s[i - 1][j - 1] + arr1[i][j];//某点的区域面积,确定大区域
  }
  }
  while (q--)
  {
  int x1, x2, y1, y2;//某个特定的小区域(在大区域中的小区域)
  scanf("%d%d%d%d", &x1, &y1, &x2, &y2);//x2,y2是最右边的点
  printf("%d\n", s[x2][y2] - s[x1 - 1][y2] - s[x2][y1 - 1] + s[x1 - 1][y1 - 1]);
  }
  return 0;
}

s[x][y]表示的是红色区域的数字和,加了俩次的数字要减去

3.png

(x1,y1),(x2,y2)为某区域左上角和右下角坐标,求这俩个坐标围城的矩形里数字和


4.png



差分数组


5.png

思路:


首先给定一个原数组a:a[1], a[2], a[3],,,,,, a[n];


然后我们构造一个数组b : b[1] ,b[2] , b[3],,,,,, b[i];使得 a[i] = b[1] + b[2 ]+ b[3] +,,,,,, + b[i]


     也就是说,a数组是b数组的前缀和数组,反过来我们把b数组叫做a数组的差分数组。换句话说,每一个a[i]都是b数组中从头开始的一段区间和。


考虑如何构造差分b数组?


最为直接的方法


如下:


a[0 ]= 0;


b[1] = a[1] - a[0];


b[2] = a[2] - a[1];


b[3] =a [3] - a[2];


........


b[n] = a[n] - a[n-1];


问题:


给定区间[l ,r ],让我们把a数组中的[ l, r]区间中的每一个数都加上c,即 a[l] + c , a[l+1] + c , a[l+2] + c ,,,,,, a[r] + c;


a数组是b数组的前缀和数组,比如对b数组的b[i]的修改,会影响到a数组中从a[i]及往后的每一个数。


首先让差分b数组中的 b[l] + c ,a数组变成 a[l] + c ,a[l+1] + c,,,,,, a[n] + c;


然后我们打个补丁,b[r+1] - c, a数组变成 a[r+1] - c,a[r+2] - c,,,,,,,a[n] - c;


如果这里不打补丁,会影响这个区间后面的值

6.png

所以要打补丁

7.png



#include<iostream>
using namespace std;
const int N=100010;
    int n,m;
    int a[N];
    int b[N];
void insert(int l,int r,int c)
{
    b[l]+=c;
    b[r+1]-=c;
}
int main()
{
    scanf("%d%d",&n,&m);
    for(int i=1;i<=n;++i)
    scanf("%d",&a[i]);
    for(int i=1;i<=n;++i)
    insert(i,i,a[i]);
    while(m--)
    {
        int l,r,c;
        scanf("%d%d%d",&l,&r,&c);
        insert(l,r,c);//插入后b直接就是差分数组
    }
    for(int i=1;i<=n;++i)
    {
        b[i]+=b[i-1];//求的是整个数组和
    }
      for(int i=1;i<=n;++i)
    {
        printf("%d ",b[i]);
    }
    return 0;
}

8.png


二维数组差分


9.png

数组b是数组a的差分,一维可以利用差分给其中一段数据加一个值,二维可以是某个矩阵加一个值,如给蓝框包围起来的矩阵加一个值

10.png

11.png

用bx1y1+=c,如果给蓝框部分加上C,则黄框-蓝框剩下的部分,也会加C,我们要减掉

12.png




黑色部分为bx2+1,y1-=C

13.png14.png

粉色部分为bx1,y2+1-=C


但右下角被减了俩次,我们加回来一次即可+x2+1,y2+1


差分数组bij满足性质:aij是bij的前缀和



const int N=1010;
int n, m, q;
int a[N][N], b[N][N];
void insert(int x1, int y1, int x2, int y2,int c)
{
  b[x1][y1] += c;
  b[x2 + 1][y1] -= c;
  b[x1][y2 + 1] -= c;
  b[x2 + 1][y2 + 1] += c;
}
int main()
{
  scanf("%d %d %d", &n, &m, &q);
  for (int i = 1; i <=n; ++i)
  {
  for (int j = 1; j <= m; ++j)
  {
    scanf("%d", &a[i][j]);
  }
  }
  for (int i = 1; i <=n; ++i)
  for (int j = 1; j <= m; ++j)
    insert(i, j, i, j, a[i][j]);
  while (q--)
  {
  int x1, y1, x2, y2, c;
  scanf("%d %d %d %d %d", &x1, &y1, &x2, &y2, &c);
  insert(x1, y1, x2, y2, c);
  }
  for (int i = 1; i <= n; ++i)
  for (int j = 1; j <= m; ++j)
    b[i][j] += b[i - 1][j] + b[i][j - 1] - b[i - 1][j - 1];
  for (int i = 1; i <= n; ++i)
  for (int j = 1; j <= m; ++j)
    printf("%d ", b[i][j]);
  return 0;
}


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