1. 逆序數
所謂逆序數,就是指一個序列S[i],統計處於序列的每個數的比這個數大並且排在它前面的數的數目,然後對於所有數,把這個數目加起來求和就是了。
比如4 3 1 2
4第一個,所以數目為0
3的前面是4,大於3的數目為1
1的前面是4 3 ,大於1的數目為2
2的前面是4 3 1,大於2的數目為2
所以逆序數為1+2+2 = 5
求逆序數的兩種方法
常規方法是按照逆序數的規則做,結果復雜度是O(n*n),一般來說,有兩種快速的求逆序數的方法
分別是歸並排序和樹狀數組法
2. 歸並排序
歸並排序是源於分而治之思想,詳細的過程可以查閱其他資料,總體思想是劃分一半,各自排好序後將兩個有序序列合並起來。
如何修改歸並排序求逆序數?
首先我們假設兩個有序序列a[i]和b[i],當合並時:
由於a[i]已是有序,所以對於a[i]的各個元素來說,排在它前面且比它大的數目都是0
當b[i]中含有比a[i]小的元素時,我們必然將b[i]元素插到前面,那麼就是說,在b[i]原先位置到該插的位置中,所有數都比b[i]大且排在它前面
所以這是b[i]的數目為新插入位置newPos - 原來位置oldPos
那麼對於一半的序列又怎麼做呢?我們知道,歸並排序會繼續向下遞歸,而遞歸完成返回後將是兩組有序的序列,並且拿到局部的逆序數,
所以在Merge函數中添加這一計數操作即可
代碼示例如下:int L[M];
int R[M];
const int Max = 1 <<30;
__int64 change = 0;
void Merge(int *data,int left,int divide,int right)
{
int lengthL = divide - left;
int lengthR = right - divide;
for(int i = 0; i < lengthL; ++i)
{
L[i] = data[left + i];
}
for(int i = 0; i < lengthR; ++i)
{
R[i] = data[divide + i];
}
L[lengthL] = R[lengthR] = Max;
int i = 0;
int j = 0;
for(int k = left; k < right; ++k)
{
if(L[i] <= R[j])
{
data[k] = L[i];
++i;
}
else
{
change += divide - i - left ;
data[k] = R[j];
++j;
}
}
}
void MergeSort(int *data,int left,int right)
{
if(left < right -1)
{
int divide = (left + right)/2;
MergeSort(data,left,divide);
MergeSort(data,divide,right);
Merge(data,left,divide,right);
}
}
3. 樹狀數組
求逆序數的另外一種方法是使用樹狀數組
對於小數據,可以直接插入樹狀數組,對於大數據,則需要離散化,所謂離散化,就是將
100 200 300 400 500 ---> 1 2 3 4 5
這裡主要利用樹狀數組解決計數問題。
首先按順序把序列a[i]每個數插入到樹狀數組中,插入的內容是1,表示放了一個數到樹狀數組中。
然後使用sum操作獲取當前比a[i]小的數,那麼當前i - sum則表示當前比a[i]大的數,如此反復直到所有數都統計完,
比如
4 3 1 2
i = 1 : 插入4 : update(4,1),sum(4)返回1,那麼當前比4大的為i - 1 = 0;
i = 2 : 插入3 : update(3,1),sum(3)返回1,那麼當前比3大的為i - 1 = 1;
i = 3 : 插入1 : update(1,1),sum(1)返回1,那麼當前比1大的為i - 1 = 2;
i = 4 : 插入2 : update(2,1),sum(2)返回2,那麼當前比2大的為i - 2 = 2;
過程很明了,所以逆序數為1+2+2=5
代碼示例如下:
//樹狀數組
__int64 sums[1005];
int len;
inline int lowbit(int t)
{
return t & (t^(t-1));
}
void update(int _x,int _value)
{
while(_x <= len)
{
sums[_x] += _value;
_x += lowbit(_x);
}
}
__int64 sum(int _end)//get sum[1_end]
{
__int64 ret = 0;
while(_end > 0)
{
ret += sums[_end];
_end -= lowbit(_end);
}
return ret;
}
//求逆序數
__int64 ret = 0;
for (__int64 i = 0; i < k; ++i)
{
update(a[i],1);
ret += (i+1) - sum(a[i]);
}
求逆序數的題目有:
http://poj.org/problem?id=2299
http://poj.org/problem?id=3067