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(算法)最长递增子序列

时间:2015-08-05 00:40:24      阅读:154      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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问题:

Given an array of N integer, find the length of the longest increasing subsequence.

For example, given [1,-5,4,5,10,-1,-5,7], the longest increasing subsequence is length 4.(1,4,510)

思路:

1、枚举

枚举数组所有的子序列,然后判断它们是否为递增子序列(回溯法)。

2、转化

将数组排序,然后找出新数组和旧数组的最长公共子序列LCS。

(关于最长公共子序列,参考:http://www.cnblogs.com/AndyJee/p/4469196.html)

3、动态规划

假设数组为A,len[i] 表示以第 i 个元素为结尾(即第i个元素为最大)的最长递增子序列的长度;

求len[i],可以先求以前面i-1个元素结尾的最长递增子序列,如果A[i]比前面A[0...i-1]中某个元素k小,那么就可以在相应的len[k]上加1,当然是最大的len[k];

详见http://blog.csdn.net/kenby/article/details/6804720

4、优化

上述方法在求len[i]的时候, 要从a[1], ... a[i-1]中找出所有比 a[i] 小的元素,而a[1], ... a[i-1]是无序的,查找速度比较慢。

引出数组 f[k] 表示长度等于k的递增子序列中最末尾的元素, 长度越长的序列,其末尾元素也越大,所以f[k]是递增的。

实例 <1, 3, 4, 2, 7>

len[1] = 1, f[1] = a[1] = 1

len[2] = 2, f[2] = a[2] = 3

len[3] = 3, f[3] = a[3] = 4

len[4] = 2, f[2] = a[4] = 2 ( 更新了f[2] )

那么,如何求len[5] 呢?

f[1] = 1, f[2] = 2, f[3] = 4, a[5] = 7,

找出末尾元素比a[5]小,而且长度最长的递增子序列,此例中,

f[3] = 4 表示长度等于3的子序列,其末尾元素为4,这个子序列的长度最长。

a[5]加上此序列形成的新序列长度为4, 然后更新f[4] = a[5] = 7,表示长度等于4的子序列,其末尾元素等于7

在上面的步骤中,找出末尾元素比a[i]小,而且长度最长的子序列,其实就是对于f[1], ...f[k], 从后往前找,第一个比a[i]小的元素就是长度最长的子序列。查找的时候可以用二分查找方法,故更快。

代码:

1、动态规划

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

unsigned int LISS(const int array[], size_t length, vector<int> &result)
{
    unsigned int liss[length];
    unsigned int pre[length];

    for(int i=0;i<length;++i){
        liss[i]=1;
        pre[i]=i;
    }

    int k=0;
    int max=1;
    for(int i=1;i<length;++i){
        for(int j=0;j<i;++j){
            if(array[j]<array[i] && liss[j]+1>liss[i]){
                liss[i]=liss[j]+1;
                pre[i]=j;

                if(max<liss[i]){
                    max=liss[i];
                    k=i;
                }
            }
        }
    }

//    i = max - 1;
    while(pre[k]!=k){
//        result[i--] = array[k];
        result.push_back(array[k]);
        k=pre[k];
    }
    //result[i] = array[k];
    result.push_back(array[k]);
    return max;
}


int main()
{
    int A[]={1,-5,4,5,10,-1,-5,7};
    int len=sizeof(A)/sizeof(A[0]);
    vector<int> result;

    cout << LISS(A,len,result) << endl;
    for(int i=0;i<result.size();i++)
        cout<<result[i]<<‘ ‘;
    cout<<endl;
}

2、优化

 

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

unsigned int LISS(const int array[], size_t length, vector<int> &result)
{
    unsigned int liss[length];
    unsigned int pre[length];
    unsigned int f[length];

    for(int i=0;i<length;++i){
        liss[i]=1;
        pre[i]=i;
        f[i]=0;
    }

    int k=0;
    int max=1;
    f[max]=0;

    for(int i=1;i<length;++i){
        for(int j=max;j>=1;--j){
            if(array[f[j]]<array[i]){
                liss[i]=j+1;
                pre[i]=f[j];

                if(f[liss[i]]!=0){
                    int old=array[f[liss[i]]];
                    if(array[i]<old)
                        f[liss[i]]=i;
                }
                else
                    f[liss[i]]=i;

                if(max<liss[i]){
                    max=liss[i];
                    k=i;
                }
                break;
            }
        }
    }

//    i = max - 1;
    while(pre[k]!=k){
//        result[i--] = array[k];
        result.push_back(array[k]);
        k=pre[k];
    }
    //result[i] = array[k];
    result.push_back(array[k]);
    return max;
}


int main()
{
    int A[]={1,3,4,2,7};
    int len=sizeof(A)/sizeof(A[0]);
    vector<int> result;

    cout << LISS(A,len,result) << endl;
    for(int i=0;i<result.size();i++)
        cout<<result[i]<<‘ ‘;
    cout<<endl;
}

(算法)最长递增子序列

标签:

原文地址:http://www.cnblogs.com/AndyJee/p/4703332.html

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