【C++】前缀和:一维前缀和

1.题目

2.算法思路

如果暴力求解的话,时间复杂度为O(n*q)。一定会超时。

优化的思路也很简单,就是得到一个求和数组arr,使arr[i]=a1+a2+...+ai。

然后每次求l到r之间的数时,直接arr[r]-arr[l-1]就可以得出!

这样,时间复杂度就降为O(n)+O(q)。

3.代码

#include <iostream>
using namespace std;
#include<vector>
int main() {
    int n,q,l,r;
    cin>>n>>q;
    vector<long long int> arr(n+1);
    vector<long long int> dp(n+1);
    for(int i=1;i<n+1;i++){
        cin>>arr[i];
    }
    for(int i=1;i<n+1;i++){
        dp[i]=dp[i-1]+arr[i];
    }
    while(q--){
        cin>>l>>r;
        cout<<(dp[r]-dp[l-1])<<endl;
    }
    return 0;
}

### 一维前缀和与差分算法C++实现 #### 前缀和算法 前缀和是一种预处理技术,通过预先计算某个范围内的累积值来加速后续多次查询的操作效率。对于长度为 `n` 的数组 `a[]`,其对应的前缀和数组 `s[]` 定义如下: \[ s[i] = \sum_{j=1}^{i}{a[j]} \] 这意味着第 \( i \) 项的前缀和等于从第 1 到第 \( i \) 项的所有元素之和。 以下是基于此定义的一维前缀和 C++ 实现代码[^2]: ```cpp #include <iostream> using namespace std; const int N = 1e6 + 10; int a[N], s[N]; int main() { int n, q; cin >> n >> q; // 输入数组大小和询问次数 for (int i = 1; i <= n; ++i) { cin >> a[i]; s[i] = s[i - 1] + a[i]; // 计算前缀和 } while (q--) { int l, r; cin >> l >> r; cout << s[r] - s[l - 1] << endl; // 查询 [l, r] 范围内元素的总和 } return 0; } ``` 这段代码实现了读取一个数组并支持快速查询任意子区间的累加和功能[^2]。 #### 差分算法 差分是对前缀和的一种逆向操作,主要用于解决区间修改问题。给定初始数组 `a[]`,可以通过构建差分数组 `b[]` 来简化对多个连续区域执行相同更新的任务。具体来说, \[ b[1] = a[1] \] \[ b[i] = a[i] - a[i-1]\quad(2\leqslant i\leqslant n) \] 当需要在一个范围内 `[l, r]` 加上常数值 `c` 时,仅需调整差分数组两端即可完成批量更新: - 将 \( b[l] += c \) - 如果 \( r+1 \leqslant n\) ,则令 \( b[r+1] -= c \) 最后通过对差分数组求前缀和恢复原始数据状态。下面是完整的 C++ 实现例子[^4]: ```cpp #include <iostream> using namespace std; const int N = 1e5 + 10; int a[N], b[N]; void insert(int l, int r, int c){ b[l] += c; if(r + 1 <= N)b[r + 1] -= c; } int main(){ int n, m; cin >> n >> m; for(int i = 1; i <= n; ++i){ cin >> a[i]; insert(i, i, a[i]); } while(m--){ int l, r, c; cin >> l >> r >> c; insert(l, r, c); } for(int i = 1; i <= n; ++i){ b[i] += b[i - 1]; cout << b[i] << ' '; } return 0; } ``` 该程序首先初始化了一个差分数组,并允许用户指定若干次区间增减操作,最终输出经过这些变更后的结果序列[^4]。
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