(转载)最长递增子序列 O(NlogN)算法
原博文:传送门
最长递增子序列(Longest Increasing Subsequence)
下面我们简记为 LIS。
定义d[k]:长度为k的上升子序列的最末元素,若有多个长度为k的上升子序列,则记录最小的那个最末元素。
注意d中元素是单调递增的,下面要用到这个性质。
首先len = 1,d[1] = a[1],然后对a[i]:若a[i]>d[len],那么len++,d[len] = a[i];
否则,我们要从d[1]到d[len-1]中找到一个j,满足d[j-1]<a[i]<d[j],则根据D的定义,我们需要更新长度为j的上升子序列的最末元素(使之为最小的)即 d[j] = a[i];
最终答案就是len
利用d的单调性,在查找j的时候可以二分查找,从而时间复杂度为nlogn。
假设存在一个序列d[1..9] = 2 1 5 3 6 4 8 9 7,可以看出来它的LIS长度为5。
下面一步一步试着找出它。
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来记录现在最长算到多少了
首先,把d[1]有序地放到B里,令B[1] = 2,就是说当只有1一个数字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]有序地放到B里,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。这时候B[1..2] = 1, 5,Len=2
再来,d[4] = 3,它正好加在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,这时候B[1..2] = 1, 3,Len = 2
继续,d[5] = 6,它在3后面,因为B[2] = 3, 而6在3后面,于是很容易可以推知B[3] = 6, 这时B[1..3] = 1, 3, 6,还是很容易理解吧? Len = 3 了噢。
第6个, d[6] = 4,你看它在3和6之间,于是我们就可以把6替换掉,得到B[3] = 4。B[1..3] = 1, 3, 4, Len继续等于3
第7个, d[7] = 8,它很大,比4大,嗯。于是B[4] = 8。Len变成4了
第8个, d[8] = 9,得到B[5] = 9,嗯。Len继续增大,到5了。
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!!!这个1,3,4,7,9不是LIS,它只是存储的对应长度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],得出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,而且是进行替换而不需要挪动——也就是说,我们可以使用二分查找,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)!
练习题目:POJ 2533
┆ 凉 ┆ 暖 ┆ 降 ┆ 等 ┆ 幸 ┆ 我 ┆ 我 ┆ 里 ┆ 将 ┆ ┆ 可 ┆ 有 ┆ 谦 ┆ 戮 ┆ 那 ┆ ┆ 大 ┆ ┆ 始 ┆ 然 ┆
┆ 薄 ┆ 一 ┆ 临 ┆ 你 ┆ 的 ┆ 还 ┆ 没 ┆ ┆ 来 ┆ ┆ 是 ┆ 来 ┆ 逊 ┆ 没 ┆ 些 ┆ ┆ 雁 ┆ ┆ 终 ┆ 而 ┆
┆ ┆ 暖 ┆ ┆ 如 ┆ 地 ┆ 站 ┆ 有 ┆ ┆ 也 ┆ ┆ 我 ┆ ┆ 的 ┆ 有 ┆ 精 ┆ ┆ 也 ┆ ┆ 没 ┆ 你 ┆
┆ ┆ 这 ┆ ┆ 试 ┆ 方 ┆ 在 ┆ 逃 ┆ ┆ 会 ┆ ┆ 在 ┆ ┆ 清 ┆ 来 ┆ 准 ┆ ┆ 没 ┆ ┆ 有 ┆ 没 ┆
┆ ┆ 生 ┆ ┆ 探 ┆ ┆ 最 ┆ 避 ┆ ┆ 在 ┆ ┆ 这 ┆ ┆ 晨 ┆ ┆ 的 ┆ ┆ 有 ┆ ┆ 来 ┆ 有 ┆
┆ ┆ 之 ┆ ┆ 般 ┆ ┆ 不 ┆ ┆ ┆ 这 ┆ ┆ 里 ┆ ┆ 没 ┆ ┆ 杀 ┆ ┆ 来 ┆ ┆ ┆ 来 ┆