最长不下降子序列(nlgn)

最长上升子序列O(nlogn)解法

 

在一列数中寻找一些数,这些数满足:任意两个数a[i]和a[j],若i<j,必有a[i]<a[j],这样最长的子序列称为最长递增子序列。

设dp[i]表示以i为结尾的最长递增子序列的长度,则状态转移方程为:

dp[i] = max{dp[j]+1}, 1<=j<i,a[j]<a[i].

考虑两个数a[x]和a[y],x<y且a[x]<a[y],且dp[x]=dp[y],当a[t]要选择时,到底取哪一个构成最优的呢?显然选取a[x]更有潜力,因为可能存在a[x]<a[z]<a[y],这样a[t]可以获得更优的值。在这里给我们一个启示,当dp[t]一样时,尽量选择更小的a[x].

按dp[t]=k来分类,只需保留dp[t]=k的所有a[t]中的最小值,设g[k]记录这个值,g[k]=min{a[t],dp[t]=k}。

 这时注意到g的两个特点(重点):

1. g[k]在计算过程中单调不升;           

2. g数组是有序的,g[1]<g[2]<..g[n]。

利用这两个性质,可以很方便的求解:

(1).设当前已求出的最长上升子序列的长度为len(初始时为1),每次读入一个新元素x:

(2).若x>g[len],则直接加入到d的末尾,且len++;(利用性质2)

   否则,在g中二分查找,找到第一个比x小的数g[k],并g[k+1]=x,在这里x<=g[k+1]一定成立(性质1,2)。

代码实现如下:

 

#include<iostream>
#include<cstring>
using namespace std;
const int maxn = 50001;
int binary_search(int key, int *g, int low, int high)
{
    while (low < high)
    {
        int mid = (low + high) >> 1;
        if (key >= g[mid])
            low = mid + 1;
        else
            high = mid;
    }
    return low;
}
int main()
{
    int i, j, a[maxn], g[maxn], n, len;
    while (cin >> n)
    {
        memset(g, 0, sizeof(g));
        for (i = 0; i < n; i++)
            cin >> a[i];
        g[1] = a[0], len = 1;//初始化子序列长度为1,最小右边界
        for (i = 1; i < n; i++)
        {
            if (g[len] < a[i])//(如果允许子序列相邻元素相同 g[len]<=a[i],默认为不等)
                j = ++len; //a[i]>g[len],直接加入到g的末尾,且len++
            else
                j = binary_search(a[i], g, 1, len + 1);
            g[j] = a[i];//二分查找,找到第一个比a[i]小的数g[k],并g[k+1]=a[i]
        }
        cout << len << endl;
    }
    return 0;
}

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