高维前缀和就是求关于一个集合子集(或超集)的状态的和
对于一个一维数组求部分和,可以使用如下代码
for (int i = 1; i <= n; i++) {
a[i] += a[i - 1]; }
对于一个二维数组求部分和,可以使用如下代码
for (int i = 1; i <= n; i++) {
for (int j = 1; j <= n; j++) {
a[i][j] += a[i - 1][j] + a[i][j - 1] - a[i - 1][j - 1]; } }
或如下代码
for (int i = 1; i <= n; i++) {
for (int j = 1; j <= n; j++) {
a[i][j] += a[i][j - 1] } } for (int i = 1; i <= n; i++) {
for (int j = 1; j <= n; j++) {
a[i][j] += a[i - 1][j] } }
第二份代码看起来更麻烦更慢,来考虑一下三维的情况。
for (int i = 1; i <= n; i++) {
for (int j = 1; j <= n; j++) {
for (int k = 1; k <= n; k++) {
a[i][j][k] += a[i][j][k - 1] + a[i][j - 1][k] + a[i - 1][j][k]; a[i][j][k] -= a[i][j - 1][k - 1] + a[i - 1][j - 1][k] + a[i - 1][j][k - 1]; a[i][j][k] += a[i - 1][j - 1][k - 1]; } } }
或如下代码
for (int i = 1; i <= n; i++) {
for (int j = 1; j <= n; j++) {
for (int k = 1; k <= n; k++) {
a[i][j][k] += a[i][j][k - 1]; } } } for (int i = 1; i <= n; i++) {
for (int j = 1; j <= n; j++) {
for (int k = 1; k <= n; k++) {
a[i][j][k] += a[i][j - 1][k]; } } } for (int i = 1; i <= n; i++) {
for (int j = 1; j <= n; j++) {
for (int k = 1; k <= n; k++) {
a[i][j][k] += a[i - 1][j][k]; } } }
第二份代码就不一定更慢了(第二份复杂度大约3n3,第一份复杂度大概8n3)
随着维度更高,第一份代码容斥时项数越来越多,而第二份只是多一次遍历整个数组,优势越来越大。
同样的思路能不能推广到更高维的情况呢?
最后的解决方法就是高维前缀和,从低到高枚举位数,然后枚举从 0 0 0到 n − 1 n-1 n−1的所有元素
核心代码如下:
for(int i=0;(1<<i)<n;i++) for(int j=0;j<n;j++) if(j&(1<<i)) a[j]+=a[j^(1<<i)];
复杂度 O ( n × 2 n ) O(n\times 2^n) O(n×2n)
完整代码:
#include
#include
#include
#include
#include
using namespace std; inline int rd(){
int x=0,f=1;char c=' '; while(c<'0' || c>'9') f=c=='-'?-1:1,c=getchar(); while(c<='9' && c>='0') x=x*10+c-'0',c=getchar(); return x*f; } const int maxn=(1<<20)+5; int n,a[maxn],sum[maxn]; int main(){
n=rd(); for(int i=0;i<n;i++) a[i]=rd(); for(int i=0;(1<<i)<n;i++) for(int j=0;j<n;j++) if(j&(1<<i)) a[j]+=a[j^(1<<i)]; for(int i=0;i<n;i++) printf("%d\n",a[i]); return 0; }
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