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C++怎么实现前缀和技巧_C++区间查询教程【高效】

裘德小鎮的故事

裘德小鎮的故事

发布时间:2026-02-21 12:50:03

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来源于php中文网

原创

前缀和数组应初始化为长度n+1,sum[0]=0,递推式为sum[i]=sum[i-1]+a[i-1](i从1到n);查询[l,r]用sum[r+1]-sum[l],二维同理需容斥且数组大小为(n+1)×(m+1)。

c++怎么实现前缀和技巧_c++区间查询教程【高效】

前缀和数组怎么初始化才不会越界

初始化时下标从 1 开始最省心,避免 sum[0] 和原数组 a[0] 对齐导致的边界混淆。C++ 中常见错误是把前缀和长度设成 n 却用 sum[i] = sum[i-1] + a[i-1],结果访问 a[-1] 或漏算最后一个元素。

  • 原数组长度为 n,前缀和数组长度应为 n+1sum[0] = 0
  • 递推写成 sum[i] = sum[i-1] + a[i-1]i 从 1 到 n
  • 别用 vector<int> sum(a)</int> 原地构造——那是复制,不是前缀和

查询 [l, r] 区间和为什么用 sum[r+1] - sum[l]

因为 sum[i] 定义为前 i 个元素之和(即 a[0]a[i-1]),所以 sum[r+1] 覆盖 [0, r]sum[l] 覆盖 [0, l-1],相减正好得 [l, r]。用 sum[r] - sum[l-1] 看似对称,但极易在 l == 0 时访问 sum[-1],崩溃或返回随机值。

  • 统一用左闭右闭区间输入,代码里转成 sum[r+1] - sum[l]
  • 如果输入是 1-indexed(比如题目说“第1个到第5个”),直接对应 sum[5] - sum[0],不用额外减1
  • 别为了“看着顺”强行改成 0-indexed 查询逻辑——增加条件分支反而易错

二维前缀和的递推式为什么是 sum[i][j] = sum[i-1][j] + sum[i][j-1] - sum[i-1][j-1] + a[i-1][j-1]

这是容斥原理:上边 + 左边会把左上角区域重复加了一次,必须减掉。下标偏移和一维一样——sum[i][j] 表示从 a[0][0]a[i-1][j-1] 的和。漏减 sum[i-1][j-1] 是高频错误,会导致查询结果偏大。

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  • 二维 sum 数组大小必须是 (n+1) × (m+1),首行首列全 0
  • 初始化循环从 i = 1nj = 1m,别用 0 起始
  • 查子矩阵 [r1, c1][r2, c2](闭区间)用:sum[r2+1][c2+1] - sum[r1][c2+1] - sum[r2+1][c1] + sum[r1][c1]

前缀和能处理修改吗?什么情况下必须换树状数组

纯前缀和只适合静态数组。一旦有单点修改,每次都要 O(n) 重算整个 sum 数组,比暴力还慢。这时候就得上 std::vector 配合 BIT(树状数组)或 SegmentTree

立即学习C++免费学习笔记(深入)”;

  • 如果只有 1 次修改 + 多次查询,重算前缀和可以接受;超过 3 次修改就该换结构了
  • BIT 支持单点改、区间查,代码短、常数小,update(i, delta)query(r) - query(l-1) 就够用
  • 别试图用 std::partial_sum 动态更新——它只是生成一次前缀和,不维护状态

前缀和真正的坑不在写法,而在误判使用场景:以为“预处理了就能应对修改”,结果在循环里反复调用 partial_sum,性能雪崩。

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