題目大意:求一個序列中不嚴格單調遞增的子序列的最小數目(子序列之間沒有交叉)。
這題證明貪心法可行的時候,可以發現和求最長遞減子序列的長度是同一個方法,只是思考的角度不同,具體證明並不是很清楚,這裡就給出貪心法的解題過程。
首先很容易想到的就是對n長度數列進行n次遍歷,每一次盡可能長地取出一個遞增序列,顯然這樣最後取出的序列數目是最少的。但是這是一個n^2的算法,如果數據取極端的完全遞減情況,很容易就能卡掉時間。Ps:這題的測試數據可能設計的並不是很嚴謹,這個簡單的貪心法只要開一個記錄已經取出序列的數組進行優化,就能AC了(而且更讓人無語的是南理的官方題解竟然沒用二分優化,用了個n^2的算法)。
既然n次遍歷數組太慢,那就得尋求一次遍歷就能讓所有元素都進入一個序列的方法。首先,若當前加入的元素,比前面某個元素小,那麼這個元素必定能加入某個序列而不用自成一個序列,這樣能保證序列盡可能的少。那麼問題來了,並不是隨便就能加進一個序列,比如前面有一個子序列3,5,6,現在進來一個元素4,雖然前面有個更小的3,但是這樣會相應地拆散前面的子序列,並沒有達到減少一個序列產生的目的。思考到這,應該不難想到,後面的元素能否加入前面的序列應當只和子序列的最大項有關,例如3,5,6這個序列,如果進來的元素是7,那麼就可以增長序列為3,5,6,7。
已經想到需要維護一個各序列的最大項的數組,那麼現在面臨的問題是在多個序列都可以加進當前元素的時候,往哪個序列加是最優的決策。(接下來是貪心法的核心思想)可以想象,如果前面已經有若干個序列序列,最大項分別是4,6,15,而當前需要加入的元素是20。發現,三個序列都能加進去,但是如果直接加入4為最大項的序列,那就意味著這個序列的最大項更新成20,變成20,6,15。那麼,如果後面再進來一個元素5,發現前面的子序列沒有一個能加進去,如果上一步把20加入了6或15,那就意味著現在的元素5是可以加入子序列,而不用產生新的序列。思考到這,貪心決策已經非常明顯了:如果當前元素能加入已有的序列,那麼應該加入當前元素大於的最大序列(通俗來講就是最大項比當前元素小,但是離得又是最近的子序列)。給出一個例子作為演示:
現在有序列5 7 10 3 1 8 4 6 9 2。
1、進入5,由於沒有已經存在子序列,自成序列:5。
2、進入7,搜索已有的比7小的最大序列,找到了5,更新:7。
3、進入10,同上一步,更新序列:10。
4、進入3,同上一部搜索,未找到符合條件的序列,自成一列:10 3。
5、進入1,同上自成一列:10 3 1。
6、進入8,搜索找到符合條件的3,更新序列:10 8 1。
7、進入4,同上,更新序列:10 8 4。
8、進入6,同上,更新序列:10 8 6。
9、進入9,同上,更新序列:10 9 6。
10、進入2,未找到符合條件的序列,自成一列:10 9 6 2。
程序結束,得到4個子序列分別是:5 7 10,3 8 9,1 4 6,2。
通過上面的模擬程序過程不難發現,其實維護子序列最大項就是一個單調棧,而且每一次對子序列的更新由於貪心決策,並不會破壞其單調的性質,所以這裡就有了優化,檢索符合條件的子序列時可以使用二分查找,最終程序的復雜度T(n) = O(n*logn)。
附上C++代碼(並不是AC代碼,為測試做過改動,能輸出各個子序列)
#include <cstdio> #define FOR(i,x,y) for(int i = x; i <= y; ++i) int t,n,top; int pre[10010]; int ret[10010]; struct node { int data; int index; //結構體加入index,用於逆向檢索,生成序列; }a[10010]; node temp; int Find(int l,int r) //二分查找符合的子序列; { int mid = (l + r) >> 1; while(l < r) { if(temp.data > a[mid].data) r = mid; else if(temp.data < a[mid].data) l = mid+1; else return mid; mid = (l + r) >> 1; } return l; } int main() { scanf("%d",&t); while(t--) { scanf("%d",&n); scanf("%d",&a[1].data); a[1].index = 1; ret[1] = a[1].data; top = 1; FOR(i,0,n) pre[i] = i; FOR(i,2,n) { scanf("%d",&temp.data); temp.index = i; ret[i] = temp.data; if(a[top].data > temp.data) //如果比棧頂元素小,就直接壓棧; { ++top; a[top] = temp; } else { int cnt = Find(1,top); //檢索後,更新序列; pre[i] = a[cnt].index; a[cnt] = temp; } } printf("%d\n",top); //最後棧的長度就是序列數; for(int i = 1; i <= top; ++i) //倒序輸出所有序列,要正序需要數組或者遞歸輸出; { int k = a[i].index; while(pre[k] != k) { printf("%d ",ret[k]); k = pre[k]; } printf("%d\n",ret[k]); } } return 0; }