• 前缀和


    前缀和是一种重要的预处理,能大大降低查询的时间复杂度。

    最简单的一道题就是给定 n 个数和 m 次询问,每次询问一段区间的和。求一个 O(n + m) 的做法。

    用 O(n) 前缀和预处理,O(m) 询问。

    主要代码

    1 for(int i = 1; i <= n; ++i) sum[i] = sum[i - 1] + a[i];  //O(n)
    2 while(m--)        //O(m)
    3 {
    4     int L, R; scanf("%d%d", &L, &R);
    5     printf("%d
    ", sum[R] - sum[L - 1]);
    6 }

    升级版

    给定一个n*n的矩阵,找一个最大的子矩阵,使得这个子矩阵里面的元素和最大。

    这道题最朴素的算法是 O(n ^ 6),用二维前缀和可以降到 O(n ^ 4)。

    再想想前缀和矩阵怎么生成?看个图就明白了:

    那么最大的矩形前缀和就等于蓝的矩阵加上绿的矩阵,再减去重叠面积,最后加上小方块,即

    sum[i][j] = sum[i][j - 1] + sum[i - 1][j] - sum[i - 1][j - 1] + a[i][j]

    主要代码

    复制代码
     1 for(int i = 1; i <= n; ++i)
     2     for(int j = 1; j <= n; ++j)
     3         sum[i][j] = sum[i - 1][j] + sum[i - 1][j] - sum[i - 1][j - 1] + a[i][j];
     4 for(int i = 1; i <= n; ++i)        //枚举矩阵左右端点 
     5     for(int j= 1; j <= n; ++j)
     6         for(int k = i; K <= n; ++k)
     7             for(int h = j; h <= n; ++h)
     8             {
     9                 tot = sum[k][h] - sum[i - 1][h] - sum[k][j - 1] + sum[i - 1][j - 1];  //同理矩阵生成
    10                 ans = max(ans, tot);
    11             }
    复制代码

    不过这道题还有另一种方法,可达到 O(n ^ 3),不过思路就和二维前缀和有些差别了。

    为了更好理解,先降维做道题。

    给定一个数字序列,求最大区间和。

     其实这道题使用贪心的思想。因为 sum[L, R] = sum[R] - sum[L - 1],所以只要在枚举 R 的同时,一直取最小的 sum[L - 1],然后尝试着更新 ans。

    这个代码实现有很多种方法,以下给出两种,都很好理解

    第一种

    1 for(int R = 1; R <= n; ++R)  //已知s[R],找最小的s[L-1]
    2 {
    3   MIN = min(MIN, s[R - 1]);    //就是求 sum[L] 
    4   ans = max(ans, s[R] - MIN);
    5 }

    第二种

    1 for(int i = 1; i <= n; ++i)
    2 {
    3   sum += a[i];
    4   if (sum < 0) sum = 0;    //若小于0,就重新计数 
    5   ans = max(ans, sum);
    6 }

    掌握了这两种方法,就可以解矩阵这道题了

    只要枚举矩阵的上下边。

    这里面的矩阵就可以延 i 到 j 的方向将维,再用上述思想更新答案

    矩阵2减去矩阵1就得到矩阵3,然后将矩阵3降维。

    复制代码
     1 #include<cstdio>
     2 #include<iostream>
     3 #include<cmath>
     4 #include<cstring>
     5 #include<algorithm>
     6 using namespace std;
     7 const int maxn = 4e2 + 5;
     8 const int INF = 0x3f3f3f3f;
     9 int n, ans = -INF;
    10 int a[maxn][maxn], f[maxn][maxn];     //f[i][j]关于第j列到第i行的列前缀和 
    11 void init(const int& n)
    12 {
    13     for(int i = 1; i <= n; ++i)
    14          for(int j = 1; j <= n; ++j)
    15              f[i][j] = f[i - 1][j] + a[i][j];    //求一列的和 
    16 }
    17 int b[maxn], sum[maxn]; //降维后的数组 
    18 int main()
    19 {
    20     scanf("%d", &n);
    21     for(int i = 1; i <= n; ++i)
    22         for(int j = 1; j <= n; ++j)
    23             scanf("%d", &a[i][j]);
    24     init(n);
    25     for(int i = 1; i <= n; ++i)
    26         for(int j = i; j <= n; ++j)
    27         {
    28             for(int k = 1; k <= n; ++k) b[k] = f[j][k] - f[i - 1][k];    //降维    
    29             for(int k = 1; k <= n; ++k) sum[k] = sum[k - 1] + b[k];        //求一维前缀和 
    30             int Min = INF; 
    31             for(int k = 1; k <= n; ++k)
    32             {
    33                 Min = min(Min, sum[k - 1]);
    34                 ans = max(ans, sum[k] - Min);
    35             }
    36         }
    37     printf("%d
    ", ans);
    38     return 0;
    39 }
    复制代码

    总而言之,前缀和虽然大多数用来预处理,但要是出关于它的题也能出的很难。

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/DWVictor/p/10301684.html
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