【算法基础】--前缀和

前缀和

  • 一、一维前缀和
    • 示例模板
    • [寻找数组的中心下标 ](https://leetcode.cn/problems/tvdfij/description/)
    • 除自身以外的数组乘积
    • 和可被k整除的子数组

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一、一维前缀和

前缀和就是快速求出数组某一个连续区间内所有元素的和。

示例模板

已知一个数组arr,求前缀和
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第一步,预处理一个前缀和数组dp,dp[i]表示:从[1,i]区间内所有元素和。
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dp[1]=arr[1];
dp[2]=arr[1]+arr[2]=dp[1]+arr[2]
dp[3]=arr[1]+arr[2]+arr[3]=dp[2]+arr[3]

以此类推,可得:dp[i]=dp[i-1]+arr[i]
第二步:使用前缀和数组
假若区间【l,r】内所有元素和。可得dp[r]-dp[l-1].
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相应代码:

for(int i=1;i<=n;i++)
{dp[i]=dp[i-1]+arr[i];
}

细节:下表为什么从1开始?假设求【0,3】区间和,那么dp[3]-dp[-1],dp[-1]边界直接越界了.房主边界问题。
上述代码只是个参考,具体问题应具体分析。


例题1:

寻找数组的中心下标

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解析:

还是使用前缀和的思维。使用俩数组分别来记录中心下标左边的和,以及右边的和。 然后遍历整个数组,如果俩数组相等,返回下标i

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class Solution {
public:int pivotIndex(vector<int>& nums) {int n=nums.size();vector<int>f(n),g(n);//处理前缀和 后缀和for(int i=1;i<n;i++)f[i]=f[i-1]+nums[i-1];for(int i=n-2;i>=0;i--)g[i]=g[i+1]+nums[i+1];for(int i=0;i<n;i++){if(f[i]==g[i])return i;}return -1;}
};

例题2:

除自身以外的数组乘积

题目描述:
给你一个整数数组 nums,返回 数组 answer ,其中 answer[i] 等于 nums 中除 nums[i] 之外其余各元素的乘积。 题目数据 保证 数组 nums之中任意元素的全部前缀元素和后缀的乘积都在 32 位 整数范围内。请不要使用除法,且在 O(n) 时间复杂度内完成此题。
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解析:这里使用的方法和上一道题解法类似,只不过换了一种说法。题目所说求除i为之外其余元素的积,我们换一种思维就是 前缀积和后缀积的积。假设我们要求i位置的值时,我们可以求出【0,i-1】位置区间所有元素积和【i+1,n-1】区间范围所有元素积。再将他俩相乘即可。草图如下:

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代码:

class Solution {
public:vector<int> productExceptSelf(vector<int>& nums) {int n=nums.size();vector<int>f(n),g(n);f[0]=g[n-1]=1;//初始化//注意这里for(int i=1;i<n;i++)f[i]=f[i-1]*nums[i-1];for(int i=n-2;i>=0;i--)g[i]=g[i+1]*nums[i+1];//使用vector<int>ans(n);for(int i=0;i<n;i++){ans[i]=g[i]*f[i];}return ans;}
};

例3:

和可被k整除的子数组

给定一个整数数组 nums 和一个整数 k ,返回其中元素之和可被 k 整除的非空 子数组 的数目。子数组 是数组中 连续 的部分。
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解析:

这里先讲一下有关知识点:同余定理

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在c++/java中:(负%正)=负,为了让这个余数是正数,给出了这样的方法修正:a%p+p,但是又不能确定a是正数还是负数,为了统一:(a%p+p)%p,以后取模运算,有负数时,用这个方法。

在该题中,求可被k整除的子数组个数,我们用到前缀和+哈希方法。在[0,i-1]区间内找到多少前缀和余数等于(sum%k+k)%k.,余数存进哈希表。定义个哈希表,第一个int代表前缀和的余数,第二个代表个数。

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代码:

class Solution {
public:int subarraysDivByK(vector<int>& nums, int k) {unordered_map<int,int>hash;//存的是余数hash[0%k]=1;//余数int sum=0,res=0;for(auto x:nums){sum+=x;//算出当前位置前缀和int y=(sum%k+k)%k;//求余数if(hash.count(y))   res+=hash[y];hash[y]++;//不要忘记将余数继续扔进哈希表里}return res;}
};

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