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AcWing 基础算法(二):大数计算

闲谈

本文是 AcWing 基础算法(二)的笔记,主要介绍了以下内容:

  • 高精度加法
  • 高精度减法
  • 高精度乘法
  • 高精度除法
  • 前缀和
  • 子矩阵的和
  • 容斥原理

这些算法都是计算机科学的基础算法,在许多领域都有着广泛的应用。本文将对这些算法进行详细的讲解,并给出相应的例题。

高精度加法

高精度加法是将两个大数相加。大数是指数字位数超过计算机所能表示的最大整数的数。高精度加法可以通过以下步骤实现:

  1. 将两个大数按照位数对齐,不足的位数用 0 补齐。
  2. 从最低位开始,逐位相加,并将进位记下。
  3. 如果最高位有进位,则将进位加上。

高精度减法

高精度减法是将一个大数减去另一个大数。高精度减法可以通过以下步骤实现:

  1. 将两个大数按照位数对齐,不足的位数用 0 补齐。
  2. 从最低位开始,逐位相减,并将借位记下。
  3. 如果最高位有借位,则将借位加上。

高精度乘法

高精度乘法是将两个大数相乘。高精度乘法可以通过以下步骤实现:

  1. 将两个大数按照位数对齐,不足的位数用 0 补齐。
  2. 从最低位开始,逐位相乘,并将进位记下。
  3. 将进位按照位数逐位加上。

高精度除法

高精度除法是将一个大数除以另一个大数。高精度除法可以通过以下步骤实现:

  1. 将被除数和除数按照位数对齐,不足的位数用 0 补齐。
  2. 从最高位开始,逐位相减,并将余数记下。
  3. 将余数按照位数逐位加上。

前缀和

前缀和是一种数据结构,它存储了从第一个元素到当前元素的元素和。前缀和可以通过以下步骤计算:

  1. 初始化前缀和数组,将第一个元素的前缀和设置为该元素本身。
  2. 从第二个元素开始,逐个计算前缀和,并将前一个元素的前缀和加上。

子矩阵的和

子矩阵的和是指矩阵中某个子矩阵的元素和。子矩阵的和可以通过以下步骤计算:

  1. 计算矩阵的前缀和数组。
  2. 计算子矩阵的左上角元素和右下角元素的前缀和。
  3. 将右下角元素的前缀和减去左上角元素的前缀和,即可得到子矩阵的和。

容斥原理

容斥原理是一种组合数学中的基本原理,它可以用来计算满足某些条件的元素个数。容斥原理可以通过以下公式表示:

|A \cup B| = |A| + |B| - |A \cap B|

其中,|A| 表示集合 A 的元素个数,|B| 表示集合 B 的元素个数,|A \cap B| 表示集合 A 和集合 B 的交集的元素个数。

容斥原理可以用来解决许多组合数学问题,例如:

  • 计算一个集合中满足某些条件的元素个数。
  • 计算两个集合的交集的元素个数。
  • 计算两个集合的并集的元素个数。

本文对 AcWing 基础算法(二)中的算法进行了详细的讲解,并给出了相应的例题。希望本文能够对读者有所帮助。