最长单调递增子序列O(nlogn) O(n2)动态规划算法

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[参考Irimsky博主博客](https://blog.csdn.net/irimsky/article/details/99684346

3-2 O(nlogn)算法

①一个队列可以通过每一个人记住自己的前一个人,这样排列而成,题目的条件是他比他的前一个人高

②第i个人在选择他前面的人j时(a[j]<a[i]),还涉及到位置j+1,如果j+1位置有人x,i必须有充分的理由理由来取代x,在这个题目里面,i的理由是他比x矮,如果i站在这里更有可能形成最长的队列

③因此i只要在现有的站法里找到一个这样的位置j:j站位的人比i矮,j+1站位的人比i高(除非j+1站位还没有人)

⑤最终我们只要找到位置最靠后的人,问他记住的前面的人是谁,如果是x就接着问x他前面的人是谁,知道问到队伍第一个人为止

比如{1,3,5,4,4,8,6,7}

a[0] = 1, 则长度为1的LIS为1,则last[1] = 1 , len = 1;

a[1] = 3, 3>1,故目前的最长的LIS可以为2了,last[2] = 3, len = 2;

a[2] = 5,last[3] = 5 , len = 3;

a[3] = 4, 其可以加在5和3之间, 把5替换掉,即last[3] = 4;

a[4] = 4,与last[3]相等了,不做变动。

a[5] = 8,比最后一位(5)大,所以last[4] = 8, len = 4;

a[6] = 6,在5和8中间,所以last[4] = 6;

a[7] = 7, 比最后一位6大,所以last[5] = 7, len =5;

最终得到结果LIS长度为:5,last数组为:1,3,4,6,7

0认可的队列:

a[i]=x lis last[lis] lastidx[lis]
a[0]=1 1 1 0

1认可的队列:

a[i]=x lis last[lis] lastidx[lis]
a[0]=1 1 1 0
a[1]=3 2 3 1

2认可的队列:

a[i]=x lis last[lis] lastidx[lis]
a[0]=1 1 1 0
a[1]=3 2 3 1
a[2]=5 3 5 2

3认可的队列:

a[i]=x lis last[lis] lastidx[lis]
a[0]=1 1 1 0
a[1]=3 2 3 1
a[3]=4 3 4 3

5认可的队列:

a[i]=x lis last[lis] lastidx[lis]
a[0]=1 1 1 0
a[1]=3 2 3 1
a[3]=4 3 4 3
a[5]=8 4 8 5

6认可的队列:

a[i]=x lis last[lis] lastidx[lis]
a[0]=1 1 1 0
a[1]=3 2 3 1
a[3]=4 3 4 3
a[6]=6 4 6 6

7认可的队列:

a[i]=x lis last[lis] lastidx[lis]
a[0]=1 1 1 0
a[1]=3 2 3 1
a[3]=4 3 4 3
a[6]=6 4 6 6
a[7]=7 5 7 7

最长的队列是7认可的队列:
找到7认可的队列,7肯定会说他前面的人是6
找到6认可的队列,6肯定会说他前面的人是3
找到3认可的队列,3肯定会说他前面的人是1
找到1认可的队列,1肯定会说他前面的人是0
0前面没人了
它们的身高排列为:1,3,4,6,7

代码实现:
①需要记录i号的的身高的数组a[i]=>数组a[n]
②需要记录len长度的队列最后一个人的编号last_id[len]和身高last[len]=>数组last_id[n] last[n]
③需要记录i号的认可的他前面的人的编号pre[i]=> 数组pre[n]

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
#define inf 0x3f3f3f3f

int main()
{
	//input
	int maxn,i;
	cin>>maxn;
	int a[maxn];
	for(i=0;i<maxn;i++)
		cin>>a[i];
		
	int last[maxn], last_id[maxn], pre[maxn], len=0, maxi;
	//initial
	memset(last,0x3f,sizeof last);
	last[0] = -inf;
	
	for(int i=0;i<maxn;i++)
    {    
	    //二分查找,找i可以取代的人
        int pos = lower_bound(last, last+maxn, a[i])-last;
		//i取代了长pos的队列的最后一个人  
        last[pos] = a[i];
        last_id[pos] = i; 
        //i认可的前一个人 
        pre[i] = last_id[pos-1]; 
        //i取代最高的人,或者补位 
        if(pos >= len)
        {
            len = pos;
            //LIS最后一个数字的下标
            maxi = i; 
        }
    }
    
    //output
    int lis[maxn];
	cout << "最长公共子串长度:" << len << endl;
	for(int i=len-1;i>=0;i--)
    {
    	//找到maxi 
        lis[i] = a[maxi];
        //问maxi他前一个人的编号 
        maxi = pre[maxi];
    }
    for(int i=0;i<len;i++)
        cout << lis[i] << " ";
	return 0;
}


0 1 2 3 4 5 6 7 8
1 4 8 2 3 5 9 4 7
0认可:0 1
1认可:0 1 1 4
2认可:0 1 2 1 4 8
3认可:0 3 2 1 2 8
4认可:0 3 4 1 2 3
5认可:0 3 4 5 1 2 3 5
6认可:0 3 4 5 6 1 2 3 5 9
7认可:0 3 4 7 6 1 2 3 4 9
8认可:0 3 4 7 8 1 2 3 4 7
最后一个人:8
找到8,前面是7
找到7,前面是4
找到4,前面是3
找到3,前面是0
最终:1 2 3 4 7

2-1动态规划算法:

  • 状态dp[i]:以第i个数结尾的最长递增子序列的长度
  • 状态方程:dp[i]=dp[j]+1,其中 a[j]<a[i],j<i 且 dp[j] 最大。若没有满足的a[j]则dp[i]=1
  • 最后max(dp)即为最长递增子序列的长度
  • 要求得最长递增子序列,则用另外的数组lastidx记录上述的“j”
#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
	int a[6] = {1,3,5,4,4,6};
	int dp[6],lastidx[6];
	for(int i = 0;i < 6;i++)
	{
		dp[i] = 1; lastidx[i] = i;
		for(int j = 0;j < i;j++)
		{
			if(a[j] < a[i] && dp[j] + 1 > dp[i])
			{
				dp[i] = dp[j] + 1;
				lastidx[i] = j;
			}
		}
	}
	int maxx = 0, maxi = 0;
	for(int i = 0;i < 6;i++)
		if(dp[i]>maxx)
		{
			maxx = dp[i];
			maxi = i;
		}
	int lis[6];
	for(int i=maxx-1;i>0;i--)
	{
		lis[i] = a[maxi];
		maxi = lastidx[maxi];
	}
	cout << "最长公共子串长度:" << maxx << endl;
	for(int i=0;i<maxx;i++)
		cout << lis[i] << " ";
	return 0;
}

3.最长公共子序列法

对于给定长度为N的数组A:

使数组B为排序后的数组A (O(NlogN))
求出A与B的最长公共子序列(LCS) (O(N2))
对求得的公共子序列进行去重 (O(N))

例如:A = {1,3,5,4,4,6}
则B = {1,3,4,4,5,6}
最长公共子串C = {1,3,4,4,6}
对C去重得到结果:{1,3,4,6}

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