前缀和问题编程问题解决方法

前缀和问题是计算机科学中一个流行的编程难题，用于测试软件开发人员的数组处理技能。

前缀和问题可以陈述如下：

“给定一个数字数组，创建一个第二个数组，其中每个元素存储从添加第一个数组中相应元素计算得出的运行总计。”

以下是一个从原始数字数组创建的前缀和的简单示例：

Java 中的前缀和方法

在 Java、Python 和 Mojo 等现代软件开发语言中，前缀和问题可以通过两种截然不同的方法来解决：

• 传统、缓慢的蛮力方法，使用循环和数组
• 使用高级向量和 SIMD 语义的高性能方法来解决前缀和问题

在本文中，我们将探讨 Java 中前缀和问题的传统方法。后续文章将使用 Java Vector API 来解决这个问题。

如何解决前缀和问题

按照以下步骤，您可以在任何编程语言中快速轻松地解决前缀和数组问题：

1. 声明一个变量来保存初始值
2. 声明一个大小与第一个数组相同的第二个数组
3. 将第二个数组的元素零设置为第一个数组的元素零
4. 从元素 1 开始循环遍历原始数组
5. 在每次迭代中，将 summedArray 的当前元素更新为运行总计
6. 通过将 summedArray 的前一个元素添加到 originalArray 的当前元素来执行此操作

Java 中的前缀和示例

Java 前缀和解决方案如下所示：

// 要使用的原始值存储在一个数组中
int originalArray[] = { 10, 20, 12, 28, 10, 19, 101, 799 }; 
// 将前缀和保存在名为 summedArray 的第二个数组中
int summedArray[] = new int[originalArray.length]; 
// 每个数组的第一个元素都相同
summedArray[0] = originalArray[0]; 

// 从 1 开始计算前缀和，循环
for (int i = 1; i < originalArray.length; i++) 
  summedArray[i] = summedArray[i - 1] + originalArray[i]; 

// 打印原始数组和 Java 前缀和解决方案
System.out.println(Arrays.toString(originalArray));
System.out.println(Arrays.toString(summedArray)); 

此 Java 前缀和示例的输出如下：

[10, 20, 12, 28, 10, 19, 101, 799]
[10, 30, 42, 70, 80, 99, 200, 999]

前缀和优化

此解决方案简单优雅，但并未针对最高效率进行优化。

目前处于孵化阶段的新 Java Vector API 允许在支持 SIMD 操作的 CPU 上同时对数组值执行多个操作。当这个问题变得计算密集时，这可以大大减少解决此类难题所需的时钟周期数。

Maxim Zaks 在 Mojo 编程语言中演示了一种解决此难题的 SIMD 方法。敬请期待，看看如何使用 Java Vector API 来解决这个问题。