最長遞增子序列 O(NlogN)算法

今天回顧WOJ1398,發現了這個當時沒有理解透徹的算法。
看了好久好久,現在終於想明白了。
試着把它寫下來,讓自己更明白。

最長遞增子序列,Longest Increasing Subsequence 下面我們簡記爲 LIS。
排序+LCS算法 以及 DP算法就忽略了,這兩個太容易理解了。

假設存在一個序列d[1..9] = 2 1 5 3 6 4 8 9 7,可以看出來它的LIS長度爲5。
下面一步一步試着找出它。
我們定義一個序列B,然後令 i = 1 to 9 逐個考察這個序列。
此外,我們用一個變量Len來記錄現在最長算到多少了

首先,把d[1]有序地放到B裏,令B[1] = 2,就是說當只有1一個數字2的時候,長度爲1的LIS的最小末尾是2。這時Len=1

然後,把d[2]有序地放到B裏,令B[1] = 1,就是說長度爲1的LIS的最小末尾是1,d[1]=2已經沒用了,很容易理解吧。這時Len=1

接着,d[3] = 5,d[3]>B[1],所以令B[1+1]=B[2]=d[3]=5,就是說長度爲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,因爲1小於3,長度爲1的LIS最小末尾應該是1,這樣很容易推知,長度爲2的LIS最小末尾是3,於是可以把5淘汰掉,這時候B[1..2] = 1, 3,Len = 2

繼續,d[5] = 6,它在3後面,因爲B[2] = 3, 而6在3後面,於是很容易可以推知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,於是我們就可以把6替換掉,得到B[3] = 4。B[1..3] = 1, 3, 4, Len繼續等於3

第7個, d[7] = 8,它很大,比4大,嗯。於是B[4] = 8。Len變成4了

第8個, d[8] = 9,得到B[5] = 9,嗯。Len繼續增大,到5了。

最後一個, 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。

於是我們知道了LIS的長度爲5。

!!!!! 注意。這個1,3,4,7,9不是LIS,它只是存儲的對應長度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據。雖然最後一個d[9] = 7更新進去對於這組數據沒有什麼意義,但是如果後面再出現兩個數字 8 和 9,那麼就可以把8更新到d[5], 9更新到d[6],得出LIS的長度爲6。

然後應該發現一件事情了:在B中插入數據是有序的,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,將每一個數字的插入時間優化到O(logN)~~~~~於是算法的時間複雜度就降低到了O(NlogN)~!

代碼如下:


int LIS(int d[], int n){
    int *B = new int[n];
    int left, right, mid, len = 1;
    B[0] = d[1]; //爲了和上面的一致,我們從1開始計數吧:)
    for(i = 2; i <= n; ++i){
        left = 0, right = len;
        while(left <= right){
            mid = (left + right) / 2;
            if(B[mid] < d[i]) left = mid + 1; //二分查找d[i]的插入位置
            else right = mid - 1;
        }
        B[left] = d[i]; //插入
        if(left > len) len++; //d[i]比現有的所有數字都大,所以left 纔會大於 len。
    }
    delete[] B;
    return len;
}
發表評論
所有評論
還沒有人評論,想成為第一個評論的人麼? 請在上方評論欄輸入並且點擊發布.
相關文章