差分(一维)

一、算法描述

本篇文章介绍前缀和的逆运算,差分。

什么是差分?

  • 差分是前缀和的逆运算,比如 \(a[n]\) 是原数组,\(s[n]\)\(a[n]\) 的前缀和数组,那么对于 \(s[n]\) 来说,\(a[n]\) 就是 \(s[n]\) 的差分数组。

  • 假设原数组为 \(a[n]\)\(b[n]\) 为差分数组,那么他们之间的关系为:b[1] = a[1]b[2] = a[2] - a[1]b[3] = a[3] - a[2]

差分有什么作用?

  • 预处理出来前缀和可以在 \(O(1)\) 的时间复杂度内求得区间 \([l, r]\) 的和。那么差分有什么作用呢?

  • 如果我们要让 \([l, r]\) 区间内的数都加上 \(c\) ,如果按照遍历的方式来操作那么时间复杂度会达到 \(O(n)\)

  • 但是我们知道前缀和数组 \(a[n]\) 是由原数组 \(b[n]\) 求得的,所以我们可以操作 \(b[n]\) ,进而改变 \(a[n]\) ,就变得简单多了。

  • 那么如何操作 \(b[n]\) 才能使得 \(a[n]\)\([l, r]\) 区间内都加上 \(c\) 呢?显然如果b[l] += c,那么对于 \(a[n]\) 来说 \(l\) 后面的所有数都会加上 \(c\) ,但是我们只需要 \([l, r]\) 区间内的数加上 \(c\) ,所以还需要b[r + 1] -= c;,这样就能达到我们想要的效果了。

如何得到差分?

  • 给定一个原数组 \(a[n]\) ,如何求得差分数组 \(b[n]\) 呢?

  • 其实很简单,由于 \(b[n]\) 刚开始都是 \(0\) ,所以插入一遍即可,insert(i, i, a[i])

  • 因为由 \(b\) 得到的前缀和此时都是 \(0\) ,每插入一次就会让得到的前缀和变成 \(a[i]\) ,插入一遍后,通过 \(b\) 求得的前缀和就是 \(a\) ,所以此时 \(b\) 就是 \(a\) 的差分。

  • 注意insert(i, i, a[i]) 是在操作 \(b\) 数组不是 \(a\) 数组,通过 \(b\) 求一遍前缀和才能得到 \(a\)数组。

二、题目描述

输入一个长度为 \(n\) 的整数序列。

接下来输入 \(m\) 个操作,每个操作包含三个整数 \(l, r, c\) 表示将序列中 \([l, r]\) 之间的每个数加上 \(c\)

请你输出进行完所有操作后的序列。

输入格式

第一行包含两个整数 \(n\)\(m\)

第二行包含 \(n\) 个整数,表示整数序列。

接下来 \(m\) 行,每行包含三个整数 \(l, r, c\),表示一个操作。

输出格式

共一行,包含 \(n\) 个整数,表示最终序列。

数据范围

\(1≤n,m≤100000,\)
\(1≤l≤r≤n,\)
\(−1000≤c≤1000,\)
\(−1000≤整数序列中元素的值≤1000\)

输入样例:

6 3
1 2 2 1 2 1
1 3 1
3 5 1
1 6 1 

输出样例:

3 4 5 3 4 2 

三、题目来源

AcWing算法基础课-797.差分

四、源代码

#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()
{
    cin >> n >> m;
    
    for (int i = 1; i <= n; ++i)    cin >> a[i];
    for (int i = 1; i <= n; ++i)    insert(i, i, a[i]);
    
    while (m -- )
    {
        int l, r, c;
        cin >> l >> r >> c;
        
        insert(l, r, c);
    }
    
    for (int i = 1; i <= n; ++i)    a[i] = a[i - 1] + b[i];
    for (int i = 1; i <= n; ++i)    cout << a[i] << ' ';
    
    return 0;
}

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