315. 计算右侧小于当前元素的个数

 

 　　分析：暴力法是可以做的但是时间复杂度O(n2)，竞赛选手很容易想到用线段树，树状数组来优化时间复杂度，这里贴几种容易理解的方法

方法一：归并排序，归并排序可以求逆序对，这是我们熟悉的，所以在归并排序的合并过程，我们可以求出右边小于当前数的有几个，这道题需要返回每个位置的右边小于它的元素数量，我们可以用一个位置数组来

　　维护位置信息，统计个数的时候直接加入到当前的位置。（思想：归并排序交换数字，改为交换位置）

class Solution {
    int[] count;
    public List<Integer> countSmaller(int[] nums) {
        int n = nums.length;
        count = new int[n];
        List<Integer> res = new ArrayList<>();
        int[] pos = new int[n];
        for(int i = 0; i < n; i++) {
            pos[i] = i;
        }
        sort(nums,0,n-1,pos);
        for(int num : count) {
            res.add(num);
        }
        return res;
    }

    public void sort(int[] nums, int left, int right, int[] pos) {
        if(left < right) {
            int mid = (left + right) >> 1;
            sort(nums,left,mid,pos);
            sort(nums,mid+1,right,pos);
            merge(nums,left,right,mid,pos);
        }
    }
                                                            // 位置数组，交换的时候就交换位置数组
    public void merge(int[] nums, int left, int right, int mid, int[] pos) {
        int[] temp = new int[right - left + 1];
        int t = 0, l = left, r = mid + 1;
        while(l <= mid && r <= right) {
            if(nums[pos[l]] <= nums[pos[r]]) { // 这样，保证r左边到mid都是小于它的数
                count[pos[l]] += r - (mid + 1);  // 将个数加入到当前位置
                temp[t++] = pos[l++];
            } else {
                temp[t++] = pos[r++];
            }
        }
        while(l <= mid) {
            count[pos[l]] += r - (mid + 1);
            temp[t++] = pos[l++];
        }
        while(r <= right) {
            temp[t++] = pos[r++];
        }
        System.arraycopy(temp,0,pos,left,temp.length);
    }
}

 方法二：排序二叉树

class Solution {
    public List<Integer> countSmaller(int[] nums) {
        int n = nums.length;
        Integer[] res = new Integer[n];
        Arrays.fill(res,0);
        Node root = null;
        for(int i = n - 1; i >= 0; i--) {  // 统计右边小于当前的个数，倒着插入排序二叉树
            root = insert(res,root,new Node(nums[i]),i);
        }
        return Arrays.asList(res);

    }
    public Node insert(Integer[] res, Node root, Node node, int i) {
        if(root == null) {
            root = node;
            return root;
        }
        if(root.val >= node.val) {
            root.count++; // 向左插入的时候更新小于等于当前节点的个数
            root.left = insert(res,root.left,node,i);
        } else {
            res[i] += root.count + 1; // 向右插入加上小于等于当前节点的个数
            root.right = insert(res,root.right,node,i);
        }
        return root;
    }
}
class Node {
    int val, count;  // count保存当前小于等于当前节点的个数
    Node left, right;
    public Node (int val) {
        this.val = val;
    }
}

方法三：树状数组

class Solution {
    int[] tr;
    int n;
    int lowbit(int x)
    {
        return x & -x;
    }
    void add(int x, int v)
    {
        for (int i = x; i <= n; i += lowbit(i))
            tr[i] += v;
    }
    int sum(int x)
    {
        int res = 0;
        for (int i = x; i != 0; i -= lowbit(i))
            res += tr[i];
        return res;
    }
    public List<Integer> countSmaller(int[] nums) {
        //HashMap + 排序 离散化
        n = nums.length;
        tr = new int[n + 1];
        int[] arr = nums.clone();
        Arrays.sort(arr);

        //Hash的过程
        Map<Integer, Integer> hash = new HashMap<>();
        int id = 0;
        for (int x : arr) 
            if (!hash.containsKey(x))
                hash.put(x, ++ id);
                
        List<Integer> res = new LinkedList<>();
        for (int i = n - 1; i >= 0; i --)
        {
            int x = hash.get(nums[i]);
            add(x, 1);
            res.add(0, sum(x - 1));//<
        }
        return res;
    }
}