最长上升子序列 Longest Increasing Subsequence 输出其中一个序

php中文网
发布: 2016-06-07 15:17:51
原创
1796人浏览过

最长上升子序列 概念 维基百科-Longest Increasing Subsequence 算法一:动态规划 数据定义: a[] : 输入序列 d[] : 保存最长升序子序列的子问题。 d[i] 表示以a[i]结尾的最长子序列的长度。 d[]初始化为1。因为子序列最短也是1。 n : a 和 d的长度 状态转移

最长上升子序列

概念 维基百科->Longest Increasing Subsequence


算法一:动态规划

数据定义:

a[] : 输入序列

d[] : 保存最长升序子序列的子问题。

        d[i] 表示以a[i]结尾的最长子序列的长度。

        d[]初始化为1。因为子序列最短也是1。

n : a 和 d的长度

状态转移方程:

d[0] = 1  当i = 0 

d[i] = 1 + max{d[j], a[i] > a[j] && 0

注解:在序列a[0],a[1],a[2],...,a[i-1]中找到最长的一个上升子序列,并且a[i]可以添加在它的末尾,使成为一个更长的上升子序列

时间复杂度分析:

求解一个d[i]需要一个循环取最大值,时间复杂度为O(n),所以总的时间复杂度是 O(n^2)。

程序使用双重循环构造d数组,最后遍历d数值去最大值。


-------------------------------------华丽的分割线------------------------------------------


算法二:贪心 + 二分搜索

数据定义补充:

开一个栈,将a[0]入栈,每次取栈顶元素top和读到的元素a[i](0 top 则将a[i]入栈;如果a[i]

这是很好理解的,对于x和y,如果x

举例:原序列为1,5,8,3,6,7

开始1,5,8相继入栈,此时读到3,用3替换5,得到1,3,8;

 再读6,用6替换8,得到1,3,6;

再读7,得到最终栈为1,3,6,7。最长递增子序列为长度4。


伪代码描述: 

初始化栈s

top = 0;

s[top] = a[i];

for (i = 1; i

if a[i] > s[top] // 将a[i]接在s[top]所代表的子串之后得到一个更长的子序列

 top = top + 1

b[top] = a[i]

else

   使用二分查找到这样一个j,使得s[j]

   s[j + 1] = a[i]

return : top + 1

算法分析:

内层循环由于b序列的严格递增性,可以使用二分查找,时间复杂度为O(log n),乘以外层循环,最终时间复杂度为O(n log n)。


注意:当出现1,5,8,2这种情况时,栈内最后的数是1,2,8不是正确的序列,难道错了?

分析一下,我们可以看出,虽然有些时候这样得不到正确的序列,但最后算出来的个数是没错的,为什么呢?

想想,当a[i]>top时,总个数直接加1,这肯定没错;但当a[i]

这两种情况的分析可以看出,如果只求个数的话,这个算法比较高效;但如果要求打印出序列时,就只能用动态规划了。


附上C++代码:

#include <iostream>
#include <stack>
using namespace std;
//dp[i] 表示以A[0~i]的最长上升子序列的长度
//dp[0] = 1 当i=0
//dp[i] = 1 + max{dp[j], 0<j<i并且A[j]<A[i]} 当0<i<=n
//A[0~i]的最长子序列可由A[0~i-1]的最长子序列求得
//时间复杂度O(n^2)
int lis_dp(int seq[], int n) {
	int *dp = new int[n];
	int *pre = new int[n];
	for (int i = 0; i < n; ++i) {
		dp[i] = 0;
		pre[i] = -1;
	}
	dp[0] = 1;
	pre[0] = -1;
	for (int i = 1; i < n; ++i) {
		int max = 0;
		for (int j = 0; j < i; ++j) {
			if (seq[j] < seq[i] && max < dp[j]) {
				//找到A[0~i-1]中的最长序列
					max = dp[j]; 
					pre[i] = j; //seq[i]的前驱元素所在下标
			}
		}
		dp[i] = 1 + max;
	}
	
	int max = 0;
	int i_max = 0;
	for (int i = 0; i < n; ++i) {
		if (max < dp[i]) {
			max = dp[i];
			i_max = i;
		}
	}	
	
	stack<int> s;
	int k = i_max;
	while (k >= 0) {
		s.push(seq[k]);
		k = pre[k];
	}
	while (!s.empty()) {
		cout << s.top() << "|";
		s.pop();
	}
	cout << endl;
	delete[] dp;
	delete[] pre;
	return max;
}

//找到一个j满足 array[j] < key <= array[j+1] 区间二分搜索
//返回j+1
int binary_search(int array[], int key, int low, int high) {
	while (low <= high) {
		int mid = (low + high) / 2;
		if (array[mid] < key && key <= array[mid+1]) { 
			//由于array严格单调递增,又key >= array[high]
			//mid+1不会溢出,想想为什么
			return mid + 1;
		}
		if (array[mid] < key) {
			low = mid + 1;
		} else {
			high = mid - 1;
		}
	}
}

int lis_greedy(int seq[], int n) {
	int top = 0;
	int* stack = new int[n];
	for (int i = 0; i < n; ++i) {
		stack[i] = 0;
	}
	stack[top] = seq[0];
	for (int i = 0; i < n; ++i) {
		if (seq[i] > stack[top]) {
			//如果seq[i]大于栈顶元素,则入栈
			stack[++top] = seq[i];
		} else {
			//从栈底开始,找到第一个>=seq[i]的元素所在位置
			int replace = binary_search(stack, seq[i], 0, top);
			stack[replace] = seq[i];
		}
	}
	for (int i = 0; i <= top; i++) {
		cout << stack[i] << "|";
	}
	cout << endl;
	delete[] stack;
	return top + 1;
}

int main(int argc, char* argv[]) {
	//int arr[] = {6,3,7,11,12,10,1,13,8,5,4,15,14,9,2};
	int arr[] = {1, 1, 1, 2, 2, 2, 3, 3, 3};
	int len = sizeof(arr) / sizeof(int);
	cout << len << endl;
	cout << lis_dp(arr, len) << endl;
	cout << lis_greedy(arr, len) << endl;
	return 0;
}
/* 第一组测试数据
15
6|7|11|12|13|15|
6
1|2|8|9|13|14|
6
*/
登录后复制
从测试结果看出,虽然算法一和算法二给出的长度值相等,但是算法二给出的序列顺序与原来的不符。


参考:

http://www.cnblogs.com/zhtzhl/archive/2012/08/03/2622219.html

http://www.cnblogs.com/zhanglanyun/archive/2011/09/09/2172809.html

http://hi.baidu.com/rffffffff007/item/75353d0c77192810addc70b6


最佳 Windows 性能的顶级免费优化软件
最佳 Windows 性能的顶级免费优化软件

每个人都需要一台速度更快、更稳定的 PC。随着时间的推移,垃圾文件、旧注册表数据和不必要的后台进程会占用资源并降低性能。幸运的是,许多工具可以让 Windows 保持平稳运行。

下载
来源:php中文网
本文内容由网友自发贡献,版权归原作者所有,本站不承担相应法律责任。如您发现有涉嫌抄袭侵权的内容,请联系admin@php.cn
最新问题
开源免费商场系统广告
热门教程
更多>
最新下载
更多>
网站特效
网站源码
网站素材
前端模板
关于我们 免责申明 举报中心 意见反馈 讲师合作 广告合作 最新更新
php中文网:公益在线php培训,帮助PHP学习者快速成长!
关注服务号 技术交流群
PHP中文网订阅号
每天精选资源文章推送

Copyright 2014-2025 https://www.php.cn/ All Rights Reserved | php.cn | 湘ICP备2023035733号