【算法基础】前缀和与差分

目录

 一、前缀和

 二、前缀和例题

 三、子矩阵的和

 四、子矩阵的和例题

 五、差分

 六、差分例题

 七、差分矩阵

 八、差分矩阵例题


 一、前缀和

 二、前缀和例题

输入一个长度为 nn 的整数序列。

接下来再输入 mm 个询问,每个询问输入一对 l,rl,r。

对于每个询问,输出原序列中从第 ll 个数到第 rr 个数的和。

输入格式

第一行包含两个整数 n 和 m。

第二行包含 n个整数,表示整数数列。

接下来 m 行,每行包含两个整数 l 和 r,表示一个询问的区间范围。

输出格式

共 m 行,每行输出一个询问的结果。

数据范围

1≤l≤r≤n
1≤n,m≤100000,
−1000≤数列中元素的值≤1000

输入样例:

5 3
2 1 3 6 4
1 2
1 3
2 4

输出样例:

3
6
10

代码:

#include<iostream>
using namespace std;

const int N=1e6+10;
int m,n;
int a[N],s[N];

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++) s[i]=s[i-1]+a[i];
    
    while(m--)
    {
        int l,r;
        scanf("%d%d",&l,&r);
        printf("%d\n",s[r]-s[l-1]);
    }
    return 0;
}

 三、子矩阵的和

 四、子矩阵的和例题

输入一个 n 行 m 列的整数矩阵,再输入 q 个询问,每个询问包含四个整数 x1,y1,x2,y2x表示一个子矩阵的左上角坐标和右下角坐标。

对于每个询问输出子矩阵中所有数的和。

输入格式

第一行包含三个整数 n,m,q。

接下来 n 行,每行包含 m 个整数,表示整数矩阵。

接下来 q 行,每行包含四个整数 x1,y1,x2,y2,表示一组询问。

输出格式

共 q行,每行输出一个询问的结果。

数据范围

1≤n,m≤1000,
1≤q≤200000,
1≤x1≤x2≤n,
1≤y1≤y2≤m,
−1000≤矩阵内元素的值≤1000

输入样例:

3 4 3
1 7 2 4
3 6 2 8
2 1 2 3
1 1 2 2
2 1 3 4
1 3 3 4

输出样例:

17
27
21

代码:

#include<iostream>
using namespace std;

const int N=1010;

int n,m,q;
int a[N][N],s[N][N];

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]);
    }

    //初始化前缀和数目
    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];
    }

    //询问
    while(q--)
    {
        int x1,y1,x2,y2;
        scanf("%d%d%d%d",&x1,&y1,&x2,&y2);
        printf("%d\n",s[x2][y2]-s[x1-1][y2]-s[x2][y1-1]+s[x1-1][y1-1]);
    }
    return 0;
}


 五、差分

 六、差分例题

输入一个长度为 nn 的整数序列。

接下来输入 mm 个操作,每个操作包含三个整数 l,r,cl,r,c,表示将序列中 [l,r][l,r] 之间的每个数加上 cc。

请你输出进行完所有操作后的序列。

输入格式

第一行包含两个整数 nn 和 mm。

第二行包含 nn 个整数,表示整数序列。

接下来 mm 行,每行包含三个整数 l,r,cl,r,c,表示一个操作。

输出格式

共一行,包含 nn 个整数,表示最终序列。

数据范围

1≤n,m≤100000
1≤l≤r≤n,
−1000≤c≤1000,
−1000≤整数序列中元素的值≤1000

输入样例:

6 3
1 2 2 1 2 1
1 3 1
3 5 1
1 6 1

输出样例:

3 4 5 3 4 2

代码:

#include<iostream>
using namespace std;

const int N=1e6+10;

int n,m;
int a[N],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);
    }
    
    for(int i=1;i<=n;i++) b[i]+=b[i-1];
    
    for(int i=1;i<=n;i++) cout<<b[i]<<" ";
    
    return 0;
}

 七、差分矩阵

 八、差分矩阵例题

输入一个 nn 行 mm 列的整数矩阵,再输入 qq 个操作,每个操作包含五个整数 x1,y1,x2,y2,cx1,y1,x2,y2,c,其中 (x1,y1)(x1,y1) 和 (x2,y2)(x2,y2) 表示一个子矩阵的左上角坐标和右下角坐标。

每个操作都要将选中的子矩阵中的每个元素的值加上 cc。

请你将进行完所有操作后的矩阵输出。

输入格式

第一行包含整数 n,m,qn,m,q。

接下来 nn 行,每行包含 mm 个整数,表示整数矩阵。

接下来 qq 行,每行包含 55 个整数 x1,y1,x2,y2,cx1,y1,x2,y2,c,表示一个操作。

输出格式

共 nn 行,每行 mm 个整数,表示所有操作进行完毕后的最终矩阵。

数据范围

1≤n,m≤10001≤n,m≤1000,
1≤q≤1000001≤q≤100000,
1≤x1≤x2≤n1≤x1≤x2≤n,
1≤y1≤y2≤m1≤y1≤y2≤m,
−1000≤c≤1000−1000≤c≤1000,
−1000≤矩阵内元素的值≤1000−1000≤矩阵内元素的值≤1000

输入样例:

3 4 3
1 2 2 1
3 2 2 1
1 1 1 1
1 1 2 2 1
1 3 2 3 2
3 1 3 4 1

输出样例:

2 3 4 1
4 3 4 1
2 2 2 2

代码:

#include<iostream>
using namespace std;

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]);
        puts("");
    }
    
    return 0;
}

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