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Competitive Programming Academy · 课时

使用减法求任意区间和

在常数时间内求出 range[l..r]

使用减法求任意区间和 是 CoddyKit 上的免费 Competitive Programming Academy 课时。 这是第 2 节课,共 4 节。 你可以在下方免费阅读本课时的完整内容 — 然后在浏览器中使用内置代码编辑器和全天候 AI 导师进行实践。 这是 Competitive Programming Academy 学习路径的一部分,你的进度在网页和 CoddyKit 应用中同步。 Competitive Programming Academy 课程共包含 4 节课。

真正的价值

构建前缀和数组只是准备工作。现在才是关键:只需一次减法,就能回答任意区间的总和。⚡

核心思路

区间总和就是一个较大的总和减去一个较小的总和。减去两个前缀和的值,就能简洁地抵消区间之外的所有内容。

公式

要计算从 l 到 r 的元素之和,请用 prefix[r + 1] 减去 prefix[l]。这个单一的公式适用于所有范围。

range_sum = prefix[r + 1] - prefix[l]

原理

prefix[r + 1] 包含截至 r 的所有元素,而 prefix[l] 包含 l 之前的所有元素。两者的差值恰好留下中间的那一段。

示例演算

对于 [3, 1, 4],前缀数组是 [0, 3, 4, 8]。要计算索引 1 到 2 的和,请用 8 减去 3,结果是 5。这正好等于 1 加上 4。

常数时间查询

每个 query 只需要做一次减法,因此运行时间是 O(1)。一千个 query 的单次开销与一个 query 相同。

注意差一位

最常见的疏漏是高端点处的索引。使用开头的零时,您始终应使用 prefix[r + 1],而不是 prefix[r]。请注意这个边界。

包含端点与不包含端点

请尽早确定是否包含 r。这条公式将范围视为同时包含 l 和 r,而大多数竞赛题都采用这种定义。

封装到函数中

一个小型辅助函数可以让逻辑更清晰,并将索引集中管理。请依靠这个辅助函数,不要把计算过程直接内嵌到代码中。

def query(l, r):
    return prefix[r + 1] - prefix[l]

处理整个数组

要计算整个数组的和,请执行 query:l 等于 0,r 等于 n 减 1。公式会得到 prefix[n],也就是总和。

适用场景

只要题目需要针对一个固定数组提出许多范围求和问题,前缀和就能将每次 query 的 O(n) 循环变为即时结果。

快速检查

您需要计算索引 l 到 r(包含两端)的元素之和。

总结

现在您可以用 prefix[r + 1] 减去 prefix[l],在 O(1) 时间内回答任意范围求和。注意开头零值带来的偏移,就不会出现错误。✅

常见问题解答

「使用减法求任意区间和」课时是免费的吗?

是的 — 「使用减法求任意区间和」的完整文本可在网页上免费阅读。要进行交互式练习(内置代码编辑器和全天候 AI 导师)并解锁 Competitive Programming Academy 课程的其余内容,请升级到 CoddyKit PRO。 Competitive Programming Academy 课程共包含 4 节课。

「使用减法求任意区间和」这节课中我会学到什么?

在常数时间内求出 range[l..r] 你通过在浏览器中直接运行的动手代码来练习 Competitive Programming Academy,全天候 AI 导师会在你学习这节课的过程中回答你的问题。

学习 Competitive Programming Academy 需要有经验吗?

无需任何先前经验。CoddyKit 上的 Competitive Programming Academy 课程适合初学者到高级学习者,你可以从这里开始或从头开始,按照自己的节奏学习。 这是第 2 节课,共 4 节。

「使用减法求任意区间和」课时需要多长时间?

大多数 CoddyKit 课程大约需要 5–10 分钟。每节课都很精短且互动,所以你能稳步进步,并在网页和应用中从离开的地方继续。

我能在这节 Competitive Programming Academy 课中编写并运行代码吗?

能。每节 Competitive Programming Academy 课都包含内置代码编辑器,你可以在浏览器中直接编写并运行真实代码,并获得即时 AI 反馈 — 无需本地设置。

此课程中的所有课时

  1. 构建前缀和数组
  2. 使用减法求任意区间和
  3. 统计目标和子数组
  4. 用于区间更新的差分数组
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