(1)最长递增子序列问题
有两种方法:(1)动态规划方法(2)类似二分查找的方法O(nlogn)
动态规划方法:
以i结尾的序列的最长递增子序列和其[0, i - 1]“前缀”的最长递增子序列有关,设LIS[i]保存以i结尾的最长递增子序列的长度:
若i = 0,则LIS[i] = 1;
若i > 0,则LIS[i]的值和其[0, i - 1]前缀的最长递增子序列长度有关,用j遍历[0, i -
1]得到其最长递增子序列为LIS[j],对每一个LIS[j],如果序列array[j] < array[i]并且LIS[j] + 1
> LIS[i],则LIS[i]的值变成LIS[j] + 1。即:
LIS[i] = max{1, LIS[j] + 1},其中array[i] > array[j] 且 j = [0, i - 1]。
代码如下:
。。。。。晚上补充上
(2)采用类似二分查找方法
假设存在一个序列d[1...9] = 2 1 5 3 6 4 8 9 7,可以看出它的LIS长度是5。
下面一步一步试着找到它。
我们定义一个序列B,然后令i = 1 to 9逐个考察这个序列。
此外,我们用一个变量len来记录现在的最长算到多少。
首先,把d[1]有序的放到B中,令B[1] = 2,就是说当只有一个数字2的时候,长度为1的LIS的最小末尾是2,这时len = 1;
然后,把d[2]有序的放到B中,令B[1] = 1,就是说长度为1的LIS的最小末尾是1,d[1] = 2已经没用了,很容易理解吧,这时len = 1;
接着,d[3] = 5,d[3] > B[1],所以令B[1 + 1] = B[2] = d[3] = 5,就是说长度为2的LIS的最小末尾是5,很容易理解吧,这时B[1...2] = 1, 5,len = 2;
再来,d[4] = 3,它正好在1,5之间,放在1的位置显然不合适,因为1小于3,长度为1的LIS最小末尾应该是1,这样很容易推知,长度为2的LIS最小末尾是3,于是可以把5淘汰掉,这时B[1...2] = 1,3,len = 2;
继续,d[5] = 6,它在3的后面,因为B[2] = 3,而6在3后面,于是很容易推知B[3] = 6,这时B[1...3] = 1,3,6,还是很容易理解吧?这时len = 3;
第6个,d[6] = 4,你看它在3和6之间,于是就可以把6替换掉,得到B[3] = 4。B[1...3] = 1,3,4,这时len = 3;
第7个,d[7] = 8,它很大,比4大,于是B[4] = 8,这时len = 4;
第8个,d[8] = 9,得到B[5] = 9,len继续增大,这时len = 5;
最后一个,d[9] = 7,它在B[3] = 4和B[4] = 8之间,所以我们知道,最新的B[4] = 7, B[1...5] = 1,3,4,7,9,len = 5。
于是我们知道了LIS的长度为5。
注意,注意。这个1,3,4,7,9不是LIS,它只是存储了对应长度LIS的最小末尾。有了这个末尾,我们就可以一个一个地插入数据。虽然最后一个
d[9] =
7更新进去对于这个数组数据没有什么意义,但是如果后面再出现两个数字8和9,那么就可以把8更新到d[5],9更新到d[6],得到LIS的长度为6。
然后应该发现一件事情了:在B中插入数据是有序的,而且进行替换而不需要移动——也就是说,可以使用二分查找,将每一个数字的插入时间优化到O(logn),于是算法的时间复杂度就降低到了O(nlogn)了。
代码如下:
1 int findlis(int *A,int n,int *lefttoright) //从左向右最长递增子序列 2 { 3 if(A==NULL||n<0) 4 return -1; 5 int *lis=new int[n]; 6 //int *lefttoright=new int[n]; 7 lefttoright[0]=1; //lefttoright[i]保存从左到右,以i为终点的最长递增子序列长度,注意已经是正常的长度了,不是小一了 8 int max=0; //max是lis[]的最大下标如lis[]={1,2,4}时,max=2; 9 lis[0]=A[0]; 10 for(int i=1;i<n;i++) 11 { 12 int left=0; 13 int right=max; 14 while(left<=right) //这个二分查找就是最终left落到指定位置例如lis[]={1,2,4},若A[i]=5,left=3(从0开始),则更新为lis[]={1,2,4,5};lis[]={1,2,4},若A[i]=3,left=2,则更新为lis[]={1,2,3}; 15 { 16 int mid=(left+right)/2; 17 if(A[i]>lis[mid]) 18 left=mid+1; 19 else 20 right=mid-1; 21 } 22 lis[left]=A[i]; 23 lefttoright[i]=left+1; //lefttoright[i]等于left加一,同返回时是max+1同样道理 24 if(left>max) //如果left>max,则让max=left 25 max++; 26 } 27 delete lis; 28 return max+1; //注意,必须返回max+1,才是最终结果max是最长递增子序列长度减一 29 } 下面就开始实现“从一列数中筛除尽可能少的数使得从左往右看,这些数是从小到大再从大到小的“这个问题。 双端LIS问题,用动态规划的思想可以解决,目标规划函数为max{B[i] + C[i] - 1},其中B[i]是从左到右的,0~i个数之间满足递增的数字个数;C[i]为从右到左的,n- 1 ~ i个数之间满足递增的数字个数。最后结果为n - max + 1,其中动态规划的时候,可以用二分查找进行处理,如上述求最长递增子序列的方法二。代码如下:
1 #include <iostream> 2 using namespace std; 3 4 //最长递增子序列的O(nlogn)方法 5 //lis[i]表示最长递增子序列的长度的i+1的最小的最后一个元素 6 7 int findlis(int *A,int n,int *lefttoright) //从左向右最长递增子序列 8 { 9 if(A==NULL||n<0) 10 return -1; 11 int *lis=new int[n]; 12 //int *lefttoright=new int[n]; 13 lefttoright[0]=1; //lefttoright[i]保存从左到右,以i为终点的最长递增子序列长度,注意已经是正常的长度了,不是小一了 14 int max=0; //max是lis[]的最大下标如lis[]={1,2,4}时,max=2; 15 lis[0]=A[0]; 16 for(int i=1;i<n;i++) 17 { 18 int left=0; 19 int right=max; 20 while(left<=right) //这个二分查找就是最终left落到指定位置例如lis[]={1,2,4},若A[i]=5,left=3(从0开始),则更新为lis[]={1,2,4,5};lis[]={1,2,4},若A[i]=3,left=2,则更新为lis[]={1,2,3}; 21 { 22 int mid=(left+right)/2; 23 if(A[i]>lis[mid]) 24 left=mid+1; 25 else 26 right=mid-1; 27 } 28 lis[left]=A[i]; 29 lefttoright[i]=left+1; //lefttoright[i]等于left加一,同返回时是max+1同样道理 30 if(left>max) //如果left>max,则让max=left 31 max++; 32 } 33 delete lis; 34 return max+1; //注意,必须返回max+1,才是最终结果max是最长递增子序列长度减一 35 } 36 37 int findrighttoleftincrease(int *A,int n,int * righttoleft) //从右向左最长递增子序列,也可以说成是从左向右最长递减子序列 38 { 39 if(A==NULL||n<0) 40 return -1; 41 int *lis=new int[n]; 42 //int *righttoleft=new int[n]; 43 lis[0]=A[n-1]; //lis[0]=为A【n-1] 44 righttoleft[n-1]=1; //注意是lefttoright[n-1]=1 45 int max=0; 46 int left,right; 47 for(int i=n-2;i>=0;i--) 48 { 49 left=0; 50 right=max; 51 while(left<=right) 52 { 53 int mid=(left+right)/2; 54 if(A[i]>lis[mid]) 55 left=mid+1; 56 else 57 right=mid-1; 58 } 59 lis[left]=A[i]; 60 righttoleft[i]=left+1; 61 if(left>max) //其实这时,max++后,max==left 62 max++; 63 } 64 delete lis; 65 return max++; 66 } 67 68 69 int main() 70 { 71 //网易的去掉最少元素使得从左向右递增然后递减,即为从左向右递增然后递减的最大值 72 //Big=max(lefttoright[i]+righttoleft[i]-1} 73 //所求即为n-Big。 74 int A[]={2,3,5,1,6,9,10,15,1}; 75 int *lefttoright=new int[9]; 76 int *righttoleft=new int[9]; 77 int maxleft=findlis(A,9,lefttoright); 78 if(maxleft==-1) 79 cout<<"wrong"<<endl; 80 else 81 cout<<"max num lefttoright= "<<maxleft<<endl; 82 int maxright=findrighttoleftincrease(A,9,righttoleft); 83 if(maxright==-1) 84 cout<<"wrong"<<endl; 85 else 86 cout<<"max num righttoleft= "<<maxright<<endl; 87 int max=0; 88 for(int i=0;i<9;i++) 89 { 90 if(lefttoright[i]+righttoleft[i]-1>max) 91 max=lefttoright[i]+righttoleft[i]-1; 92 } 93 cout<<"去除"<<9-max<<endl; 94 delete lefttoright; 95 delete righttoleft; 96 system("pause"); 97 }
完。
最长递增子序列和网易去除最少使从左向右递增又递减问题