C++ 中矩陣(或二維陣列)的字首和


此題中,給定一個包含整數值的 2D 陣列 mat[][]. 我們的任務是列印 mat 的字首和矩陣。

字首和矩陣:矩陣中的每個元素都為其上方和左側元素的和。即

prefixSum[i][j] = mat[i][j] + mat[i-1][j]...mat[0][j] + mat[i][j-1] +... mat[i][0].

讓我們舉個例子來理解這個問題

Input: arr =[
   [4   6   1]
   [5   7   2]
   [3   8   9]
]
Output:[
   [4   10   11]
   [9   22   25]
   [12   33   45]
]

為了解決這個問題,一個簡單的解決辦法是遍歷到 i,j 位置的所有元素並對其求字首和。但這對系統來說有點複雜。

一個更有效的解決辦法是使用一個公式來找到字首和矩陣的元素值。

元素在 i,j 位置的通用公式為

prefixSum[i][j] = prefixSum[i-1][j] + prefixSum[i][j-1] - prefixSum[i-1][j-1] + a[i][j]

一些特殊情況是

For i = j = 0, prefixSum[i][j] = a[i][j]
For i = 0 and j > 0, prefixSum[i][j] = prefixSum[i][j-1] + a[i][j]
For i > 0 and j = 0, prefixSum[i][j] = prefixSum[i-1][j] + a[i][j]

展示我們解決方案實現的程式碼

示例

 線上演示

#include <iostream>
using namespace std;
#define R 3
#define C 3
void printPrefixSum(int a[][C]) {
   int prefixSum[R][C];
   prefixSum[0][0] = a[0][0];
   for (int i = 1; i < C; i++)
   prefixSum[0][i] = prefixSum[0][i - 1] + a[0][i];
   for (int i = 0; i < R; i++)
   prefixSum[i][0] = prefixSum[i - 1][0] + a[i][0];
   for (int i = 1; i < R; i++) {
      for (int j = 1; j < C; j++)
      prefixSum[i][j]=prefixSum[i- 1][j]+prefixSum[i][j- 1]-prefixSum[i- 1][j- 1]+a[i][j];
   }
   for (int i = 0; i < R; i++) {
      for (int j = 0; j < C; j++)
      cout<<prefixSum[i][j]<<"\t";
      cout<<endl;
   }
}
int main() {
   int mat[R][C] = {
      { 1, 2, 3},
      { 4, 5, 6},
      { 7, 8, 9}
   };
   cout<<"The prefix Sum Matrix is :\n";
   printPrefixSum(mat);
   return 0;
}

輸出

The prefix Sum Matrix is :
1   3   6
5   12   21
12   27   45

更新於: 2020 年 2 月 4 日

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