基础算法(二):高精度/前缀和与差分
目录
一.高精度
加法高精度
减法高精度
乘法高精度(大数乘以小数)
除法高精度(高精度整数除以低精度整数)
二.前缀和与差分
一维前缀和
二维前缀和
差分
二维差分
一.高精度
数组下标低位存储数字高位
加法高精度
#include <iostream>
#include <vector>using namespace std;
const int N = 1e6 + 10;vector<int> add(vector<int> &A,vector<int> &B)
{vector<int> C;int t = 0; //上一位的进位for(int i = 0;i<A.size() || i<B.size();i++){if(i < A.size()) t += A[i];if(i < B.size()) t += B[i];C.push_back(t%10);t /= 10;}if(t) C.push_back(1);return C;
} int main()
{string a,b;vector<int> A,B;cin>>a>>b;for(int i = a.size()-1;i>=0;i--)A.push_back(a[i] - '0');for(int i = b.size()-1;i>=0;i--)B.push_back(b[i] - '0');auto C = add(A,B); //auto:编译器会自己推断变量类型//vector<int> C = add(A,B);for(int i = C.size()-1;i>=0;i--)printf("%d",C[i]);return 0;
}
减法高精度
#include <iostream>#include <vector>using namespace std;//判断是否有A>=Bbool cmp(vector<int> &A,vector<int> &B){if(A.size()!=B.size())return A.size()>B.size();for(int i = A.size()-1;i>=0;i--){if(A[i]!=B[i])return A[i] > B[i];}return true;}//C = A - Bvector<int> sub(vector<int> &A,vector<int> &B){vector<int> C;for(int i = 0,t = 0;i<A.size();i++){t = A[i] - t;if(i<B.size())t -=B[i];C.push_back((t+10)%10);if(t<0)t = 1;else t = 0;}while(C.size()>1&&C.back()==0)C.pop_back();//去掉前导0return C;}int main(){string a,b;vector<int> A,B;cin>>a>>b;//a = '123456'for(int i = a.size()-1;i>=0;i--)A.push_back(a[i] - '0');for(int i = b.size()-1;i>=0;i--)B.push_back(b[i] - '0');if(cmp(A,B)){auto C = sub(A,B);for(int i = C.size()-1;i>=0;i--)printf("%d",C[i]);}else{auto C = sub(B,A);printf("-");for(int i = C.size()-1;i>=0;i--)printf("%d",C[i]);}return 0;}
t小于0时t=t+10,t>=0时 t=t。通过表达式(t+10)%10可同时实现两种情况
乘法高精度(大数乘以小数)
#include <iostream>#include <vector>using namespace std;//C = A*b
vector<int> mul(vector<int> &A,int b)
{vector<int> C;int t = 0;//进位for(int i = 0;i<A.size() || t;i++) //包括了t不为0的情况,t不为0的情况下一直执行{if(i<A.size()) t += A[i]*b;C.push_back(t%10);t /= 10;}while(C.size()>1&&C.back()==0)C.pop_back();//去掉前导0return C;
}int main(){string a;int b;cin>>a>>b;vector<int> A;for(int i = a.size()-1;i>=0;i--)A.push_back(a[i]-'0');auto C = mul(A,b);for(int i = C.size()-1;i>=0;i--)printf("%d",C[i]);return 0;}
除法高精度(高精度整数除以低精度整数)
除法从最高位开始算。加法减法都从最低位开始算
#include <iostream>#include <vector>#include<algorithm>using namespace std;//C = A/b 商是C,余数是r
vector<int> div(vector<int> &A,int b,int &r)//余数r通过引用传回
{vector<int>C;r = 0;for(int i = A.size()-1;i>=0;i--){r = r*10 + A[i];C.push_back(r/b);r%=b;}reverse(C.begin(),C.end());while(C.size()>1&&C.back()==0)C.pop_back();//去掉前导0return C;
}int main(){string a;int b;cin>>a>>b;vector<int> A;for(int i = a.size()-1;i>=0;i--)A.push_back(a[i]-'0');int r;auto C = div(A,b,r);for(int i = C.size()-1;i>=0;i--)printf("%d",C[i]);cout<<endl<<r<<endl;return 0;}
二.前缀和与差分
一维前缀和
#include <iostream>using namespace std;
const int N = 100010;int n,m;
int a[N],s[N];int main()
{ios::sync_with_stdio(false);//让cin和标准输入输出不同步,提高cin的读取速度,//副作用是不能再使用scanfscanf("%d%d",&n,&m);for(int i = 1;i<=n;i++)scanf("%d",&a[i]);for(int i = 1;i<=n;i++)s[i] = s[i-1] + a[i];//前缀和的初始化while(m--){int l,r;scanf("%d%d",&l,&r);printf("%d\n",s[r]-s[l-1]);//区间和的计算}return 0;
}
二维前缀和
原理
推导S(x,y)的方式
#include <iostream>const int N = 1010;int n,m,q;
int a[N][N],s[N][N];int main()
{scanf("%d%d%d",&n,&m,&q);for(int i = 1;i<=n;i++)for(int j = 1;j<=m;j++)scanf("%d",&a[i][j]);for(int i = 1;i<=n;i++)for(int j = 1;j<=m;j++)s[i][j] = s[i-1][j] + s[i][j-1] - s[i-1][j-1] + a[i][j];//求前缀和while(q--){int x1,y1,x2,y2;scanf("%d%d%d%d",&x1,&y1,&x2,&y2);printf("%d\n",s[x2][y2]-s[x1-1][y2]-s[x2][y1-1]+s[x1-1][y1-1]);//算部分和}return 0;
}
差分
若要在a数组的区间[l,r]中每个数加上c?在b数组的l处加上c,则累加求a(n)(l<=n<=r)时a(n)都可以加上c;同时b数组中的r处减去c,让a(r)后面的数再减去c以抵消之前加上的c。通过此方法,本来在a数组中每个数加上c需要O(N)的时间复杂度可减少为O(1)
#include<iostream>using namespace std;const int N = 100010;int n,m;
int a[N],b[N];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;
}
二维差分
#include<iostream>using namespace std;const int N = 1010;int n,m,q;
int a[N][N],b[N][N];void insert(int x1,int y1,int x2,int y2,int c)
{b[x1][y1] += c;b[x2+1][y1] -=c;b[x1][y2+1] -=c;b[x2+1][y2+1] +=c;
}int main()
{scanf("%d%d%d",&n,&m,&q);for(int i = 1;i<=n;i++)for(int j = 1;j<=m;j++)scanf("%d",&a[i][j]);for(int i = 1;i<=n;i++)for(int j = 1;j<=m;j++)insert(i,j,i,j,a[i][j]);while(q--){int x1,y1,x2,y2,c;cin>>x1>>y1>>x2>>y2>>c;insert(x1,y1,x2,y2,c);}for(int i = 1;i<=n;i++)for(int j = 1;j<=m;j++)b[i][j]+=b[i-1][j]+b[i][j-1] - b[i-1][j-1];for(int i = 1;i<=n;i++){for(int j = 1;j<=m;j++)printf("%d ",b[i][j]);puts("");}return 0;
}
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