一維以及二維的差分的簡述

2022-09-04 07:54:06 字數 1432 閱讀 3803

差分,也就是數與數之間的差值。拿一維差分來舉例子,將差分設為c[ ]陣列,原數為a[ ],那麼

$c[i]=a[i]-a[i-1]$

這便是簡單的差分陣列;

那麼要他何用?

最為主要的作用就是區間的修改,那麼在修改之前,我們先明白如何將原數求出。很顯然,c[1]~c[i]差分陣列求和即可得到a[i]。

那區間修改呢?

如我們將從l到r的區間加上s(減去也一樣),那麼由差分陣列的定義得,觀察陣列,發現只有c[l]和c[r+1]變化了。

具體證明可以手動模擬,而中間的不變是因為i項與i-1項都加上了s,差值不變;

那麼這樣就能得到

$a[l]~a[r]+=s-->c[l]+s,c[r+1]+s$

這樣就實現了o(1)修改;

當然還有區間求和,這裡給出證明

這樣我們可以發現乙個規律,即第二個多項式的係數為i-1

那麼我們用c2[ ]來維護這個陣列,那麼

c2[i]=(i-1)*c[i];

並且在修改時維護c2[ ]陣列,即

$c[l]+(l-1)*s,c[r+1]-(r+1-1)*s$

之後便有了公式

這裡便是一維差分

二維差分的推導

這裡的推導只是單純的根據一維差分和二維字首和的性質來推的

二維字首和請務必提前了解,並有一定的認識;

那麼開始推導;

根據二維字首和表示的是右上角矩形的和,由於差分只涉及前面相鄰的數(由一維可以推出),並且由前面範圍的數相加得到這個位置的數;

那麼模擬二維字首和和一維差分,可以簡單推測出二維差分的公式

$c[i][j]=a[i][j]-a[i-1][j]-a[i][j-1]+a[i-1][j-1]$

是不是覺得非常眼熟?

我們再代入檢驗,即將左上角的矩陣差分求和,正好得到了這個數·

這還並不能代表什麼,重要的是區間的修改;

同樣,我們將要修改的矩陣的右上角設為(x1,y1),右下角設為(x2,y2)

我們發現有影響的只有我所標註的點,除了(x2,y2),這個應該很好看出;

那麼,我們就得到公式

$c[x1][y1]+=s,c[x1][y2+1]-=s,c[x2+1][y1]-=s,c[x2+1][y2+1]+=s$

推薦自己再推一遍。

之後求數只需累加即可。

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