LIS 最长递增子序列问题
一, 最长递增子序列问题的描述
设L=<a1,a2,…,an>是n个不同的实数的序列,L的递增子序列是这样一个子序列Lin=<aK1,ak2,…,akm>,其中k1<k2<…<km且aK1<ak2<…<akm。求最大的m值。
比如int* inp = {9,4,3,2,5,4,3,2}的最长递减子序列为{9,5,4,3,2};
二,解决:
1.用一个临时数组tmp保存这样一种状态:tmp[i]表示以i为终点的递增序列的长度;
比如inp = {3,2,5}那么tmp = {1, 1, 2},其中tmp[2]=2表示包含i=2位(inp[2]=5)的LIS的个数,即序列{3,5},个数为2;
2.假设已经知道了tmp[0]到tmp[n-1],那我们如何通过tmp[0]到tmp[n-1]的状态求得tmp[n]的状态?
比如inp = {3,2,5},已经求得tmp[0]=1,tmp[1]=1,怎么求tmp[2]?
如果i<2那,i就有可能在2为终点的LIS序列上,那以2为终点的递增序列的长度就至少是i的最长序列+1,那么就必须满足以下两个条件:
inp[i]<inp[n] tmp[i]+1>tmp[n]
比如i=0时,inp[0]=3<inp[n]=5且tmp[0]+1=2>tmp[2]=1(tmp[i]初值都为1);则赋值tmp[2] = tmp[0]+1=2;
继续比较i=1,此时inp[1]=2<inp[n]=5且tmp[1]+1=2不大于tmp[2]=2;
一直循环到n-1位为止!最后得到tmp = {1, 1, 2};
其中tmp的最大元素即为LIS的最大长度!
3.我们如何输出LIS的所有的值呢?
其实我们只需要知道LIS中,每个元素的前面一位元素的位置即可:
比如tmp = {1, 1, 2}的最大值是2,该LIS最后一位元素出现在i=2位,如果我们保存inp[2]=5在LIS中前面的那个元素,以此类推,我们就能找到LIS中所有元素;
比如{3,2,5}的LIS是{3,5}或{2,5},我们用另一个临时数组存储它前一位元素下标int arr = {-1,-1,0},表示以inp[2]=5结尾的LIS,其前一位元素的小标是0,即inp[0]=3,这样就找到了{3,2,5}的LIS是{3,5};
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <assert.h>
//求最长递增子序列;
//ret[i]存放包含第i位的LIS的元素个数;
//path用于保存最长递增子序列路径;path[i]存放包含第i位的LIS的前一位元素的下标;
int LIS(int* inp,int len,int* ret,int* path){
assert(inp);
if(len <= ) return;
int i = ,max = ,maxpoint = ;
for(;i<len;i++){
ret[i] = ;
path[i] = -;//初始值都-1,为了以后输出方便,初值0时和path[0]混淆;
int j = ;
for(;j<i;j++){
if(inp[i] > inp[j] && ret[j]+ > ret[i]){
ret[i] = ret[j] + ;
path[i] = j;
}
}
printf("ret[i] ==%d\n",ret[i]);
if(ret[i] > max){
max = ret[i];
maxpoint = i;//ret中最大的那个元素的下标;
}
}
return maxpoint;
} //输出数组
void printinp(int* inp,int len){
int i = ;
for(;i<len;i++){
printf("inp = %d\n",inp[i]);
}
} //输出LIS;LIS中-1表示:包含该位元素的LIS,其前面没有元素;
void printpath(int* inp,int* path,int key){
for(;key>=;){
printf("inp[%d]=%d\n",key ,inp[key]);
if(key == ) break;//path[0]处会死循环,必须跳出
key = path[key];
}
} int main(){
int inp[] = {,,,,,,,,};
int len = sizeof(inp)/sizeof(int);
int ret[len];
int path[len];
int maxpoint = LIS(inp,len,ret,path);
printpath(inp, path, maxpoint);
}
输出结果:
ret[i] ==
ret[i] ==
ret[i] ==
ret[i] ==
ret[i] ==
ret[i] ==
ret[i] ==
ret[i] ==
ret[i] ==
inp[]=
inp[]=
inp[]=
inp[]=
LIS结果是8 6 4 2,输出正确!
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