最长上升子序列(LIS)(模板)

最长递增子序列(Longest Increasing Subsequence)下面我们简记为:LIS。

假设存在一个序列d[1..9] = 2 1 5 3 6 4 8 9 7,我们可以很轻松的看出来它的LIS长度为5。

但是如果一个序列太长后,就不能直接看出来了!

下面我们试着逐步找出答案。
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记录目前最长算到多少了

首先,把d[1]有序地放到B里,令B[1] = 2,表示当只有1一个数字2的时候,长度为1的LIS的最小末尾是2。这时的Len = 1。

然后,把d[2]有序地放到B里,令B[1] = 1,表示长度为1的LIS的最小末尾是1,d[1]=2已经没用了,同样这时的Len = 1。

接着,d[3] = 5,d[3] > B[1],所以令B[1+1] = B[2] = d[3] = 5,表示长度为2的LIS的最小末尾是5,这时候B[1..2] = 1, 5,这时的Len = 2。

接着,d[4] = 3,它正好夹在了1和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,于是把5淘汰掉,这时候B[1..2] = 1, 3,这时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,这时的Len = 3。

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,同样这时Len = 3。

第7个, d[7] = 8,它很大,比4大,于是B[4] = 8,这时的Len = 4。

第8个, d[8] = 9,得到B[5] = 9,这时的Len = 5。

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,这时的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。

最后我们发现: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)!

一般的情况下:

#include <cstdio>
#include <algorithm>
#include <cstring>
using namespace std;
 
int a[1007],dp[1007],n;
 
int LIS(int *a)
{
    int i,j,ans,m;
    dp[1] = 1;
    ans = 1;
    for(i = 2; i <= n; i++)
    {
        m = 0;
        for(j = 1; j < i; j++)
        {
            if(dp[j]>m && a[j]<a[i])
				m = dp[j];
        }
        dp[i] = m+1;
        if(dp[i]>ans)
			ans = dp[i];
    }
    return ans;
}

二分优化:

#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <algorithm>
using namespace std;
 
int a[40007], dp[40007], n;
 
int bin(int len,int k)
{
    int l = 1, r = len;
    while(l <= r)
    {
        int mid = (l+r)/2;
        if(k > dp[mid])
            l = mid+1;
        else
            r = mid-1;
    }
    return l;
}
 
int LIS(int *a)
{
    int i,j,ans=1;
    dp[1] = a[1];
    for(i = 2; i <= n; i++)
    {
        if(a[i] <= dp[1])//如果比最小的还小
            j = 1;
        else if(a[i] > dp[ans])//如果比最大的还大
            j = ++ans;
        else
            j = bin(ans,a[i]);
        dp[j] = a[i];
    }
    return ans;
}
 

转自:http://blog.csdn.net/u012860063

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