python 基础知识点(蓝桥杯python科目个人复习计划28)

今日复习内容:基础算法中的差分

1.差分数组

(1)

对于一个数组a[],差分数组diff[]的定义是:diff[i] = a[i] - a[i-1]

diff[1] = a[1]

diff[2] = a[2] - a[1]

diff[3] = a[3] - a[2]

....

diff[i-2] = a[i-2] - a[i-3]

diff[i-1] = a[i-1] - a[i-2]

diff[i] = a[i] - a[i-1]

累加可得:diff[1] + diff[2] + diff[3] +...+ diff[i-2] + diff[i-1] + diff[i] = a[i]

所以对差分数组做前缀和可以还原为原数组。

(2) 

原数组执行区间加法,即对[l,r]上的数都加上x,对于差分数组而言:diff[l] += x,diff[r+1] -= x

(3)

差分数组可以实现快速的区间加法,最终只需要对差分数组求前缀和就能得到原数组;

无法边修改编查询,只能先修改后查询;

diff[l] += x :相当于l后面的数都加上x;

diff[r+1] -= x :相当于r+1后面的数都减去x。


例题1:区间更新

题目描述:

给定一个长度为n的数组a[1],a[2],a[3]...a[n]。同时给定m个操作,每个操作有3个整型数据x,y,z,每个操作的意义就是给数组中下标为x和下标为y之间的数(包括x和y)加上z。

输入格式:

输入有多组数据,数据组数量不多于5,每一组数据第一行有两个整数n,m(0 < n,m < 10^5)。第二行有n个整数,分别代表a[1],a[2],...,a[n](0 <= a[n] < 10)的初始值,接下来就m行,每一行有3个整数x,y,z(0 < x <= y <= n,0 < z < 10)。

输出格式:

在一行内输出这个序列的所有元素的值,并且每个值之间应该用空格隔开。

思路:

区间加法转换成差分数组的加减。

参考答案:

while True:
    try:
        n,m = map(int,input().split())
        a = list(map(int,input().split()))
        # 构建差分数组
        diff = [0] * (n + 1)
        diff[0] = a[0]
        for i in range(1,n):
            diff[i] = a[i] - a[i-1]
        # 区间求和转换成差分数组
        for _ in range(m):
            x,y,z = map(int,input().split())
            x -= 1
            y -= 1
            diff[x] += z
            diff[y+1] -= z
        # 对差分数组求前缀和
        a[0] = diff[0]
        for i in range(1,n):
            a[i] = a[i - 1] + diff[i]
        print(' '.join(map(str,a)))
    except:
        break

运行结果:

python 基础知识点(蓝桥杯python科目个人复习计划28)_第1张图片

2.二维差分数组

差分数组的前缀和 = 原数组

上次复习的是二维数组的前缀和:

上述式子中的sum换成a,a换成diff,就得到了二维差分数组的前缀和计算公式:

转换成代码,得:

def output(a,n):
    for i in range(1,n+1):
        print(' '.join(map(str,a[i][1:])))
n,m = map(int,input().split())
# 下标从1开始
a = [[0] * (m + 1) for i in range(n + 1)]
diff = [[0] * (m + 1) for i in range(n + 1)]
# 输入一个二维数组
for i in range(1,n + 1):
    a[i] = [0] + list(map(int,input().split()))
output(a,n)

for i in range(1,n + 1):
    for j in range(1,m + 1):
        diff[i][j] = -a[i-1][j] - a[i][j-1] + a[i][j] + a[i-1][j-1]
output(diff,n)

运行结果:

python 基础知识点(蓝桥杯python科目个人复习计划28)_第2张图片

1 2 3 4
5 6 7 8
9 10 11 12
13 14 15 16

这是原数组a

1 1 1 1
4 0 0 0
4 0 0 0
4 0 0 0

这是差分数组的结果。

我对红色部分加3后,再次运行上述代码,差分数组的结果变成了:

1 1 1 1
4 3 0 -3
4 0 0 0
4 -3 0 3

所以,可以得到以下结论:

矩阵(X1,Y1)到(X2,Y2)需要增加元素x,则

diff[x1][y1] += x

diff[x1][y2 + 1] -= x

diff[x2 + 1][y1] -= x

diff[x2 + 1][y2 + 1] += x


OK,这篇就写到这里了,下次继续!

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