数列 - 一次元累積和 (Cumulative sum)

概要

一次元配列 \(x\) が与えられたとき, 任意の添字区間 \([l, r)\) に対して \[\sum_{i = l}^{r-1} x_i\] を \(O(1)\) で計算する.

数列中の値の変更は出来ないので注意.

メモ

値を動的に変更したい場合は BIT (Fenwick Tree) を使うと便利.

/// Sequence - Cumulative Summation 1D of Additive Group (+, 0)
use crate::algebra::group_additive::*;

#[derive(Debug)]
pub struct Cumsum1d<T>(Vec<T>);
impl<T: Copy + AGroup> Cumsum1d<T> {
    pub fn new(xs: &Vec<T>) -> Self {
        let mut ac = T::zero();
        let mut arr = vec![T::zero(); xs.len()];
        for i in 0..arr.len() {
            ac = ac + xs[i];
            arr[i] = ac;
        }
        Self(arr)
    }
    /// sum of [0, idx)
    fn sum_up(&self, idx: usize) -> T {
        if idx > 0 {
            self.0[idx - 1]
        } else {
            T::zero()
        }
    }
    /// sum(i..j) = sum of [i, j)
    pub fn sum(&self, range: std::ops::Range<usize>) -> T {
        if range.start >= range.end {
            T::zero()
        } else {
            self.sum_up(range.end) - self.sum_up(range.start)
        }
    }
}

#[cfg(test)]
mod test_cumsum {
    use crate::sequence::cumsum1d::*;

    fn naiiv(range: std::ops::Range<usize>, xs: &Vec<i64>) -> i64 {
        range.map(|i| xs[i]).sum()
    }

    fn autocheck(xs: Vec<i64>) {
        let n = xs.len();
        let cs = Cumsum1d::new(&xs);
        for left in 0..n {
            for right in 0..n {
                assert_eq!(cs.sum(left..right), naiiv(left..right, &xs));
            }
        }
    }

    #[test]
    fn test() {
        autocheck(vec![1, 3, 5, 2, 4, 6]);
        autocheck(vec![-1, -2, 0, -3]);
    }
}
代数
  • モノイド
    • Min/Max モノイド
    • Sum モノイド
  • (乗法)群と加法群
  • 環
  • 体
  • 加群
  • 有理数
  • 虚数
  • 行列
  • 超数
  • 全順序化
  • ModInt
  • 作用
    • 代入作用
    • 加算作用
グラフ

最短路

  • ダイクストラ法
  • ワーシャル-フロイド法
  • ベルマンフォード法

無向グラフ

  • 二部グラフ判定
  • 直径

最小全域木

  • プリム法
  • クラスカル法

木

  • 高さ
  • 直径
  • 最小共通祖先

有向グラフ

  • 最大流量
  • トポロジカルソート
  • 強連結成分分解
数列
  • 最長増加部分列
  • 中央値ヒープ
  • スライド最小値

累積処理

  • 一次元累積和
  • 二次元累積和

区間木

  • BIT
    • 累積和に関するBIT
  • セグメントツリー
    • RMQ
    • 加法セグメントツリー
    • 乗法セグメントツリー
  • 遅延セグメントツリー
    • 区間代入 RMQ
    • 区間加算 RMQ
    • 区間加算 加法セグメントツリー
二次元ユークリッド幾何

図形の定義

  • 点
  • 直線, 線分
  • 多角形
  • 円

線分

  • 線分と点の接触判定
  • 線分と線分の交差判定

多角形

  • 三角形の外接円
  • 多角形の内外判定
  • 凸包

円

  • 円と円との接触関係

最近点対

  • 平面上の分割統治法

その他

  • 極座標
  • Convex-Hull Trick (CHT)

格子点上の幾何

  • 点
  • 直線
集合
  • UnionFind
  • BitSet
  • 部分集合及びその部分集合の列挙
  • 多重集合
アルゴリズム

動的計画法

  • 01-ナップザック

二分探索

  • 二分探索

フーリエ変換

  • 畳み込み

循環検出

  • フロイドのρアルゴリズム

連立一次方程式

  • Gauss-Jordan の消去法
最適化
  • 燃やす埋める問題
自然数/整数

関数

  • GCD
  • 拡張GCD
  • 二項係数 (パスカルの三角形)
  • 二項係数 (ModInt)
  • 離散対数
  • 完全順列
  • オイラーの関数
  • メビウス関数
  • 自然数の対 ↔ 自然数 の変換
  • 最小自由数 (最小除外数)

素数

  • エラトステネスの篩
  • ミラー・ラビン素数判定
  • フェルマーの小定理
  • 素因数分解

その他定理

  • 中国人剰余定理

多倍長

  • ビッグエンディアンベクタ

組み合わせのイテレーター

  • 階乗 - n!
  • 冪乗 - nm
  • 二項係数 - nCm

乱数

  • 線形合同法
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