c语言最长递增子序列nlogn,最长递增子序列
問題定義：
給定一個長度為N的數(shù)組，找出一個最長的單調(diào)自增子序列(不一定連續(xù)，但是順序不能亂)。例如：給定一個長度為6的數(shù)組A{5， 6， 7， 1， 2， 8}，則其最長的單調(diào)遞增子序列為{5，6，7，8}，長度為4.
解法一：最長公共子序列法：
仔細思考上面的問題，其實可以把上面的問題轉(zhuǎn)化為求最長公共子序列的問題。原數(shù)組為A{5， 6， 7， 1， 2， 8}，下一步，我們對這個數(shù)組進行排序，排序后的數(shù)組為A‘{1， 2， 5， 6， 7， 8}。我們有了這樣的兩個數(shù)組后，如果想求數(shù)組A的最長遞增子序列，其實就是求數(shù)組A與它的排序數(shù)組A‘的最長公共子序列。我來思考下原問題的幾個要素：最長、遞增、子序列(即順序不變)。
遞增：A‘數(shù)組為排序數(shù)組，本身就是遞增的，保證了兩序列的最長公共子序列的遞增特性。
子序列：由于A數(shù)組就是原數(shù)組，其任意的子序列都是順序不變的，這樣就保證了兩序列的最長公共子序列的順序不變。
最長：顯而易見。
具體的解法請參見上一篇博客：
解法二：動態(tài)規(guī)劃法(O(N^2))
既然是動態(tài)規(guī)劃法，那么最重要的自然就是尋找子問題，對于這個問題，我們找到他的子問題：
對于長度為N的數(shù)組A[N] = {a0, a1, a2, ..., an-1}，假設(shè)假設(shè)我們想求以aj結(jié)尾的最大遞增子序列長度，設(shè)為L[j]，那么L[j] = max(L[i]) + 1, where i < j && a[i] < a[j], 也就是i的范圍是0到j(luò) - 1。這樣，想求aj結(jié)尾的最大遞增子序列的長度，我們就需要遍歷j之前的所有位置i(0到j(luò)-1)，找出a[i] < a[j]，計算這些i中，能產(chǎn)生最大L[i]的i，之后就可以求出L[j]。之后我對每一個A[N]中的元素都計算以他們各自結(jié)尾的最大遞增子序列的長度，這些長度的最大值，就是我們要求的問題——數(shù)組A的最大遞增子序列。
時間復(fù)雜度：由于每一次都要與之前的所有i做比較，這樣時間復(fù)雜度為O(N^2)。
解法三：動態(tài)規(guī)劃法(O(NlogN))
上面的解法時間復(fù)雜度仍然為O(N^2)，與解法一沒有明顯的差別。仔細分析一下原因，之所以慢，是因為對于每一個新的位置j都需要遍歷j之前的所以位置，找出之前位置最長遞增子序列長度。那么我們是不是可以有一中方法能不用遍歷之前所有的位置，而可以更快的確定i的位置呢？
這就需要申請一個長度為N的空間，B[N]，用變量len記錄現(xiàn)在的最長遞增子序列的長度。
B數(shù)組內(nèi)任意元素B[i]，記錄的是最長遞增子序列長度為i的序列的末尾元素的值，也就是這個最長遞增子序列的最大元素的大小值。
首先，把d[1]有序地放到B里，令B[1] = 2，就是說當只有1一個數(shù)字2的時候，長度為1的LIS的最小末尾是2。這時Len=1
然后，把d[2]有序地放到B里，令B[1] = 1，就是說長度為1的LIS的最小末尾是1，d[1]=2已經(jīng)沒用了，很容易理解吧。這時Len=1
接著，d[3] = 5，d[3]>B[1]，所以令B[1+1]=B[2]=d[3]=5，就是說長度為2的LIS的最小末尾是5，很容易理解吧。這時候B[1..2] = 1, 5，Len＝2
再來，d[4] = 3，它正好加在1,5之間，放在1的位置顯然不合適，因為1小于3，長度為1的LIS最小末尾應(yīng)該是1，這樣很容易推知，長度為2的LIS最小末尾是3，于是可以把5淘汰掉，這時候B[1..2] = 1, 3，Len = 2
繼續(xù)，d[5] = 6，它在3后面，因為B[2] = 3, 而6在3后面，于是很容易可以推知B[3] = 6, 這時B[1..3] = 1, 3, 6，還是很容易理解吧？ Len = 3 了噢。
第6個, d[6] = 4，你看它在3和6之間，于是我們就可以把6替換掉，得到B[3] = 4。B[1..3] = 1, 3, 4， Len繼續(xù)等于3
第7個, d[7] = 8，它很大，比4大，嗯。于是B[4] = 8。Len變成4了
第8個, d[8] = 9，得到B[5] = 9，嗯。Len繼續(xù)增大，到5了。
最后一個, d[9] = 7，它在B[3] = 4和B[4] = 8之間，所以我們知道，最新的B[4] =7，B[1..5] = 1, 3, 4, 7, 9，Len = 5。
于是我們知道了LIS的長度為5。
注意，這個1,3,4,7,9不是LIS，它只是存儲的對應(yīng)長度LIS的最小末尾。有了這個末尾，我們就可以一個一個地插入數(shù)據(jù)。雖然最后一個d[9] = 7更新進去對于這組數(shù)據(jù)沒有什么意義，但是如果后面再出現(xiàn)兩個數(shù)字 8 和 9，那么就可以把8更新到d[5], 9更新到d[6]，得出LIS的長度為6。
然后應(yīng)該發(fā)現(xiàn)一件事情了：在B中插入數(shù)據(jù)是有序的，而且是進行替換而不需要挪動——也就是說，我們可以使用二分查找，將每一個數(shù)字的插入時間優(yōu)化到O(logN)~~~~~于是算法的時間復(fù)雜度就降低到了O(NlogN)～！
#include
using namespace std;
// LIS[j] = max(LIS[i]) + 1
int LIS_DP_N2(int *array, int nLength)
{
int LIS[nLength];
for(int i = 0; i < nLength; i++)
{
LIS[i] = 1;
}
for(int i = 1; i < nLength; i++)
{
int maxLen = 0;
for(int j = 0; j < i; j++)
{
if(array[i] > array[j])
{
if(maxLen < LIS[j])
maxLen = LIS[j];
}
}
LIS[i] = maxLen + 1;
}
int maxLIS = 0;
for(int i = 0; i < nLength; i++)
{
if(maxLIS < LIS[i])
maxLIS = LIS[i];
}
return maxLIS;
}
int BinarySearch(int *array, int value, int nLength)
{
int begin = 0;
int end = nLength - 1;
while(begin <= end)
{
int mid = begin + (end - begin) / 2;
if(array[mid] == value)
return mid;
else if(array[mid] > value)
end = mid - 1;
else
begin = mid + 1;
}
return begin;
}
int LIS_DP_NlogN(int *array, int nLength)
{
int B[nLength];
int nLISLen = 1;
B[0] = array[0];
for(int i = 1; i < nLength; i++)
{
if(array[i] > B[nLISLen - 1])
{
B[nLISLen] = array[i];
nLISLen++;
}
else
{
int pos = BinarySearch(B, array[i], nLISLen);
B[pos] = array[i];
}
}
return nLISLen;
}
int main()
{
int data[6] = {5, 6, 7, 1, 2, 8};
cout<
cout<
return 0;
}
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的c语言最长递增子序列nlogn,最长递增子序列的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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