算法实践:求排列的逆序数 (归并)

求排列的逆序数

描述

在Internet上的搜索引擎经常需要对信息进行比较,比如可以通过某个人对一些事物的排名来估计他(或她)对各种不同信息的兴趣,从而实现个性化的服务。

对于不同的排名结果可以用逆序来评价它们之间的差异。考虑1,2,…,n的排列i1,i2,…,in,如果其中存在j,k,满足 j < k 且ij> ik, 那么就称(ij,ik)是这个排列的一个逆序。

一个排列含有逆序的个数称为这个排列的逆序数。

例如排列 263451 含有8个逆序(2,1),(6,3),(6,4),(6,5),(6,1),(3,1),(4,1),(5,1),因此该排列的逆序数就是8。

显然,由1,2,…,n 构成的所有n!个排列中,最小的逆序数是0,对应的排列就是1,2,…,n;最大的逆序数是n(n-1)/2,对应的排列就是n,(n-1),…,2,1。

逆序数越大的排列与原始排列的差异度就越大。

现给定1,2,…,n的一个排列,求它的逆序数。

输入

第一行是一个整数n,表示该排列有n个数(n <= 100000)。

第二行是n个不同的正整数,之间以空格隔开,表示该排列。

输出

输出该排列的逆序数。

样例

6
2 6 3 4 5 1
8

难度

中等,分治,归并排序

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解题思路

在归并排序的基础下增加一个cnt计数变量

比如对于左:【1,2,3,4】右:【2,5】。 其中i,j指针如图粗体部分。 那么 逆序数就是 mid - i + 1 也就是 3 - 2 + 1 = 2 即(3,2)和(4,2)。 其原因在于如果3大于2,那么3后面不用看了,肯定都大于2。

代码

N = (int)(input())
M = input().split(' ')
nums = []
for i in range(N):
    nums.append((int)(M[i]))

# nums=[7,5,6,4]
cnt = 0
def merge(nums, start, mid, end, temp):
    global cnt
    i, j = start, mid + 1
    while(i <= mid and j <= end):
        if nums[i] <= nums[j]:
            temp.append(nums[i])
            i += 1
        else:
            cnt += mid - i + 1
            temp.append(nums[j])
            j += 1
    while (i <= mid):
        temp.append(nums[i])
        i += 1
    while (j <= end):
        temp.append(nums[j])
        j += 1

    for i in range(len(temp)):
        nums[start + i] = temp[i]
    temp.clear()
def mergeSort(nums, start, end, temp):
    if (start >= end): 
        return
    mid = (start + end) >> 1
    mergeSort(nums, start, mid, temp)
    mergeSort(nums, mid + 1, end, temp)
    merge(nums, start, mid,  end, temp)

mergeSort(nums, 0, len(nums) - 1, [])
print(cnt)
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