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算法基础1.4.2差分

时间:2023-03-04 19:00:09浏览次数:57  
标签:1.4 前缀 映射 int 差分 算法 数组 我们

前言

学习差分前一定要先学习前缀和,因为差分就是前缀和的一个逆运算(有点像微分和积分),所以只有先搞清楚前缀和才能明白差分

点这里补习前缀和

这里同样也是从一维和二维两个角度去分析差分这个算法

正文

我们要先理清差分的含义:注意关系,这里跟前缀和里举的例子有差别,b的前缀和数组是a(为了便于理解)

  • 我们已经知道如果b数组的前缀和数组为a,那么a[n] = b[1] +b[2] +....+ b[n]。我们称a数组是b的前缀和

  • 那么现在我们反过来,我们就称b数组是a数组的差分

    image-20230304182224245

那么现在已知a数组,要求你构造一个b数组,使a数组是b数组的前缀和

其实对于一维来说构造相当简单,我们让b[n] = a[n] - a[n-1]即可。

但是现在我们不使用这种思路。

我们只需要先明白一点:我们通过a的差分数组b,可以得到a数组本身。其实也可以理解为一种映射。

例子引入

这里给出一个差分数组的实际使用案例

我们有a数组和他的差分数组b,现在我们需要给a数组的[l , r]区间内的数都加c。正常情况下我们需要进行一次遍历,给区间每一个数都加上c,时间复杂度为O(n)。

但是上面我们说过,我们可以通过差分数组得到原数组,所以如果我们改动了差分数组,就相当于对原数组做了处理:尽管实际上a数组中的元素都没有改变,但是以后我们都是通过差分数组来得到原数组,而不是通过a来得到原数组(相当于我们通过a创建完他的差分数组后,a就可以不要了,因为b可以映射出a)。

所以现在我们的操作就是:b[l] += cb[r+1] -=c

  • 我们映射a数组是通过a[n] = b[1] +b[2] +....+ b[n]

  • 在映射a数组[1, l-1]时,上面两个位置都没有用到,所以a数组在[1, l-1]区间的值都没有改变

  • 在映射a数组[l, r]时,我们的加法里包含b[l]而不包含b[r],由于b[l]加了c,所以这一段中的a元素也会随着+c

  • 在映射a数组[r+1, .....]时,我们两个位置都用到了,而+=c-=c的影响会抵消掉,所以后面跟第一段区间一样,元素都没有受到影响

  • 综上,只有[l, r]区间中的a数组元素+c,这便达成了我们的目的。时间复杂度为O(1)

我们从上述的例子中得到了更新的方法,便是b[l] += cb[r+1] -= c

以更新代构造

我们可以直接通过这种更新方式作为构造差分数组的方法

尽管我们知道a数组里有数据,但是我们现在就假定里面的数据全为0,那么显然,现在他的差分数组里面也全是0,然后假设我们现在开始从第1为更新a数组

由上面的例子我们知道,这种更新可以通过b来完成

  • 第一次,我们让a[1] = a1(放入第一个数据),其实就相当于上面例子中的让a数组[1, 1]区间内的所有数都+a1
  • 那么与上个例子一样,我们要做的就是b[1] += a1b[2] -= a1
  • 第二次让a[2] = a2,即b[2] += a2b[3] -= a3
  • 推理下去,我们的构造方式就很明显了,遍历a数组,进行b[n] += a[n]b[n+1] -= a[n]的步骤。最终就能构造出差分数组b

代码

image-20230304184954094

#include <iostream>

using namespace std;

const int N = 100010;

int n, m;
int a[N], b[N];

// 进行我们的模拟更新,借此构造出差分数组b
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 ++ ) printf("%d ", b[i]);

    return 0;
}

标签:1.4,前缀,映射,int,差分,算法,数组,我们
From: https://www.cnblogs.com/zaughtercode/p/17178846.html

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