# 58. 区间和 

> 本题为代码随想录后续扩充题目，还没有视频讲解，顺便让大家练习一下ACM输入输出模式（笔试面试必备）

[题目链接](https://kamacoder.com/problempage.php?pid=1070)

题目描述

给定一个整数数组 Array，请计算该数组在每个指定区间内元素的总和。

输入描述

第一行输入为整数数组 Array 的长度 n，接下来 n 行，每行一个整数，表示数组的元素。随后的输入为需要计算总和的区间，直至文件结束。

输出描述

输出每个指定区间内元素的总和。

输入示例

```
5
1
2
3
4
5
0 1
1 3
```

输出示例

```
3
9
```

数据范围：

0 < n <= 100000

## 思路 

本题我们来讲解 数组 上常用的解题技巧：前缀和  

首先来看本题，我们最直观的想法是什么？ 

那就是给一个区间，然后 把这个区间的和都累加一遍不就得了，是一道简单不能再简单的题目。 

代码如下： 

```CPP 
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main() {
    int n, a, b;
    cin >> n;
    vector<int> vec(n);
    for (int i = 0; i < n; i++) cin >> vec[i];
    while (cin >> a >> b) {
        int sum = 0;
        // 累加区间 a 到 b 的和
        for (int i = a; i <= b; i++) sum += vec[i];
        cout << sum << endl;
    }
} 
```

代码一提交，发现超时了..... 

我在制作本题的时候，特别制作了大数据量查询，卡的就是这种暴力解法。  

来举一个极端的例子，如果我查询m次，每次查询的范围都是从0 到 n - 1 

那么该算法的时间复杂度是 O(n * m)  m 是查询的次数 

如果查询次数非常大的话，这个时间复杂度也是非常大的。 

接下来我们来引入前缀和，看看前缀和如何解决这个问题。 

前缀和的思想是重复利用计算过的子数组之和，从而降低区间查询需要累加计算的次数。 

**前缀和 在涉及计算区间和的问题时非常有用**！ 

前缀和的思路其实很简单，我给大家举个例子很容易就懂了。 

例如，我们要统计 vec[i] 这个数组上的区间和。

我们先做累加，即 p[i] 表示 下标 0 到 i 的 vec[i] 累加 之和。 

如图： 

![](https://file1.kamacoder.com/i/algo/20240627110604.png)

如果，我们想统计，在vec数组上 下标 2 到下标 5 之间的累加和，那是不是就用 p[5] - p[1] 就可以了。  

为什么呢？ 

`p[1] = vec[0] + vec[1];`

`p[5] = vec[0] + vec[1] + vec[2] + vec[3] + vec[4] + vec[5];`

`p[5] - p[1] = vec[2] + vec[3] + vec[4] + vec[5];`

这不就是我们要求的 下标 2 到下标 5 之间的累加和吗。 

如图所示： 

![](https://file1.kamacoder.com/i/algo/20240627111319.png)

`p[5] - p[1]` 就是 红色部分的区间和。 

而 p 数组是我们之前就计算好的累加和，所以后面每次求区间和的之后 我们只需要 O(1) 的操作。 

**特别注意**： 在使用前缀和求解的时候，要特别注意 求解区间。 

如上图，如果我们要求 区间下标 [2, 5] 的区间和，那么应该是 p[5] - p[1]，而不是 p[5] - p[2]。 

**很多录友在使用前缀和的时候，分不清前缀和的区间，建议画一画图，模拟一下 思路会更清晰**。 

本题C++代码如下：

```CPP
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main() {
    int n, a, b;
    cin >> n;
    vector<int> vec(n);
    vector<int> p(n);
    int presum = 0;
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        cin >> vec[i];
        presum += vec[i];
        p[i] = presum;
    }

    while (cin >> a >> b) {
        int sum;
        if (a == 0) sum = p[b];
        else sum = p[b] - p[a - 1];
        cout << sum << endl;
    }
}

```

C++ 代码 面对大量数据 读取 输出操作，最好用scanf 和 printf，耗时会小很多：

```CPP
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main() {
    int n, a, b;
    cin >> n;
    vector<int> vec(n);
    vector<int> p(n);
    int presum = 0;
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        scanf("%d", &vec[i]);
        presum += vec[i];
        p[i] = presum;
    }

    while (~scanf("%d%d", &a, &b)) {
        int sum;
        if (a == 0) sum = p[b];
        else sum = p[b] - p[a - 1];
        printf("%d\n", sum);
    }
}

```

## 其他语言版本

### Java 

```Java

import java.util.Scanner;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);

        int n = scanner.nextInt();
        int[] vec = new int[n];
        int[] p = new int[n];

        int presum = 0;
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            vec[i] = scanner.nextInt();
            presum += vec[i];
            p[i] = presum;
        }

        while (scanner.hasNextInt()) {
            int a = scanner.nextInt();
            int b = scanner.nextInt();

            int sum;
            if (a == 0) {
                sum = p[b];
            } else {
                sum = p[b] - p[a - 1];
            }
            System.out.println(sum);
        }

        scanner.close();
    }
}

 
```

### Python

```python 

import sys
input = sys.stdin.read

def main():
    data = input().split()
    index = 0
    n = int(data[index])
    index += 1
    vec = []
    for i in range(n):
        vec.append(int(data[index + i]))
    index += n

    p = [0] * n
    presum = 0
    for i in range(n):
        presum += vec[i]
        p[i] = presum

    results = []
    while index < len(data):
        a = int(data[index])
        b = int(data[index + 1])
        index += 2

        if a == 0:
            sum_value = p[b]
        else:
            sum_value = p[b] - p[a - 1]

        results.append(sum_value)

    for result in results:
        print(result)

if __name__ == "__main__":
    main()

```


###  JavaScript

``` JavaScript

function prefixSum() {
    const readline = require('readline');

    const rl = readline.createInterface({
        input: process.stdin,
        output: process.stdout
    });

    let inputLines = [];
    rl.on('line', (line) => {
        inputLines.push(line.trim());
    });

    rl.on('close', () => {
        // 读取项数 n
        const n = parseInt(inputLines[0]);

        // 使用前缀和，复杂度控制在 O(1)
        let sum = new Array(n);
        sum[0] = parseInt(inputLines[1]);

        // 计算前缀和数组
        for (let i = 1; i < n; i++) {
            let value = parseInt(inputLines[i + 1]);
            sum[i] = sum[i - 1] + value;
        }

        // 处理区间和查询
        for (let i = n + 1; i < inputLines.length; i++) {
            let [left, right] = inputLines[i].split(' ').map(Number);

            if (left === 0) {
                console.log(sum[right]);
            } else {
                console.log(sum[right] - sum[left - 1]);
            }
        }
    });
}


```



### C

```C
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    int num;
    // 读取数组长度
    scanf("%d", &num);

    // 使用动态内存分配而不是静态数组，以适应不同的输入大小
    int *a = (int *)malloc((num + 1) * sizeof(int));

    // 初始化前缀和数组的第一个元素为0
    a[0] = 0;

    // 读取数组元素并计算前缀和
    for (int i = 1; i <= num; i++)
    {
        int mm;
        scanf("%d", &mm);
        // 累加前缀和
        a[i] = a[i - 1] + mm;
    }

    int m, n;
    // 循环读取区间并计算区间和，直到输入结束
    // scanf()返回成功匹配和赋值的个数,到达文件末尾则返回 EOF
    while (scanf("%d%d", &m, &n) == 2)
    {
        // 输出区间和，注意区间是左闭右开，因此a[n+1]是包含n的元素的前缀和
        printf("%d\n", a[n+1] - a[m]);
    }

    // 释放之前分配的内存
    free(a);
    return 0;
}

```

### Go

```go
package main

import (
    "fmt"
    "bufio"
    "strconv"
    "os"
)

func main() {
    // bufio中读取数据的接口，因为数据卡的比较严，导致使用fmt.Scan会超时
    scanner := bufio.NewScanner(os.Stdin)
    
    // 获取数组大小
    scanner.Scan()
    n, _ := strconv.Atoi(scanner.Text())
    
    // 获取数组元素的同时计算前缀和，一般建议切片开大一点防止各种越界问题
    arr := make([]int, n + 1)
    for i := 0; i < n; i++ {
        scanner.Scan()
        arr[i], _ = strconv.Atoi(scanner.Text())
        if i != 0 {
            arr[i] += arr[i - 1]
        }
    }
    
    /* 
    区间[l, r]的和可以使用区间[0, r]和[0, l - 1]相减得到，
    在代码中即为arr[r]-arr[l-1]。这里需要注意l-1是否越界
    */
    for {
        var l, r int
        scanner.Scan()
        _, err := fmt.Sscanf(scanner.Text(), "%d %d", &l, &r)
        if err != nil {
            return
        }
        
        if l > 0 {
            fmt.Println(arr[r] - arr[l - 1])
        } else {
            fmt.Println(arr[r])
        }
    }
}
```