前缀和(C++)实现
每日一句:真正让人变好的选择过程都不会很舒服,所以人们明知道什么都不做,会比较轻松,但依旧选择追逐梦想。
前缀和
- 前言
- 一、一维前缀和
- 1.前缀和是什么?
- 2.暴力做法
- 3.前缀和求区间大小
- 3.1如何构成前缀和的形式?
- 4.完整代码
- 二、二维前缀和
- 1.基本思路
- 2.完整代码
前言
原数组: a[1], a[2], a[3], a[4], a[5], …, a[n]
前缀和: S[i] = a[1] +a[2] + a[3] + … + a[i]
前缀和能够快速的求出某一区间的和。
详细看下面的介绍。
一、一维前缀和
1.前缀和是什么?
用一个简单的列子去介绍
原数组: a[1], a[2], a[3], a[4], a[5], …, a[n]
前缀和: s[i] = a[1] + a[2] + a[3] + … + a[i]
前缀和就是用一个数组s去存数组a的前n项的和。
s[0] = 0
s[1] = a[1]
s[2] = a[1] + a[2]
s[n] = a[i] + a[2] + a[3] + …+a[n]
这样s[n]对应的就是a[1]—a[n]的和,s的每一项都这样对应,就构成了前缀和。
注:前缀和的下标一定要从1开始。
2.暴力做法
int n, m;cin >> n >> m;int sum = 0;for (int i = 1; i <= n; i++){cin >> a[i];}while (m--){int l, r;cin >> l >> r;sum = 0;for (int i = l; i <= r; i++){sum += a[i];}cout << sum << endl;}
这个就是用暴力的方法去做,也能求出区间[L,R]的和,但他的时间复杂度为O(n)那么当数据过于庞大的时候就会造成超时的情况。
暴力会超时。
3.前缀和求区间大小
如何利用前缀和去求区间大小呢?
有一个公式:s[r] - s[l - 1]。
就是这个公式,他的时间复杂度O(1),这就要比暴力的做法快上很多了。
3.1如何构成前缀和的形式?
for (int i = 1; i <= n; i++){s[i] = s[i - 1] + a[i];}
s[1] = s[0] + a[1];
s[2] = s[1] + a[2];
s[3] = s[2] + a[3];
s[n] = s[n - 1] + a[n]
去遍历a数组,把当前a[n]的数加上s[n-1]的数,就能得到s[n],这个s[n]就是a[1,n]的和。
4.完整代码
#include <iostream>using namespace std;const int N = 1e6 + 10;int a[N],s[N];
//int main()//暴力做法
//{// int n, m;
// cin >> n >> m;
// int sum = 0;
// for (int i = 1; i <= n; i++)
// {// cin >> a[i];
// }
// while (m--)
// {// int l, r;
// cin >> l >> r;
// sum = 0;
// for (int i = l; i <= r; i++)
// {// sum += a[i];
// }
// cout << sum << endl;
// }
// return 0;
//}
int main()//前缀和写法
{int n, m;cin >> n >> m;for (int i = 1; i <= n; i++){cin >> a[i];}for (int i = 1; i <= n; i++){s[i] = s[i - 1] + a[i];}while (m--){int l, r;cin >> l >> r;cout << s[r] - s[l - 1] << endl;}return 0;
}
例题acwing795.前缀和
二、二维前缀和
1.基本思路
二维前缀和是建立在一维前缀和的基础上实现的,唯一不同的就是,这个是二维的。
s[1][1] = s[0][1] + s[1][0] - s[0][0] + a[1][1];
s[2][2] = s[1][2] + s[2][1] - s[1][1] + a[2][2];
s[i][j] = s[i - 1][j] + s[i][j - 1] - s[i - 1][j - 1] + a[i][j];
注:下标从1开始
这样理解可能有点困难,画个图就知道了。
标红的区域代表的就是区间[i-1,j-1]的的和
标绿的区域就是区间[i-1,j]的和
标蓝的区域就是区间[i,j-1]的和
这个整体代表的就是区间[i,j]的和
由此可以看出,在计算s[i,j]的和的时候,是不是把区间s[i-1,j-1]多算了一次,所以应该把s[i-1,j-1]减去一次,就能得到区间s[i,j]正确的区间和了。
2.完整代码
#include <iostream>using namespace std;const int N = 1e3 + 10;int a[N][N], s[N][N];int main()
{int n, m, q;cin >> n >> m >> q;for (int i = 1; i <= n; i++){for (int j = 1; j <= m; j++){cin >> a[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] + a[i][j];}}while (q--){int x1, x2, y1, y2;cin >> x1 >> y1 >> x2 >> y2;cout << s[x2][y2] - s[x1 - 1][y2] - s[x2][y1 - 1] + s[x1 - 1][y1 - 1] << endl;}return 0;
}
例题acwing796.子矩阵的和
以上就是对前缀和的介绍,希望对大家有帮助。
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