题解 | #数组中的逆序对#
数组中的逆序对
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相信大家对逆序对肯定不陌生,求逆序对的方法非常之多,所以今天推荐一些比较常用的!!
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方法一:归并排序求逆序对
首先我们给出逆序对的定义:
对于数列的第 i 个和第 j 个元素,如果满足 i < j 且 a[i] > a[j],则其为一个逆序对。
重要的地方在于,一个元素可以不只是在一个逆序对中存在。如果 k > j > i 且 a[i] > a[j] > a[k],那么这里
有两个含 a[i] 的逆序对,分别是 (a[i], a[j]) 和 (a[i], a[k]), a[i]是可以使用多次的。
那么第二步是分析问题,这里我们可以使用分治法解决问题。
我们将序列从中间分开,将逆序对分成三类:
两个元素都在左边;
两个元素都在右边;
两个元素一个在左一个在右;
因此这就是我们算法的大致框架:
计算逆序对的数量(序列):
这个时候我们注意到一个很重要的性质,左右半边的元素在各自任意调换顺序,是不影响第三步计数的,因此我们可以数完就给它排序。这么做的好处在于,如果序列是有序的,会让第三步计数很容易。
如果无序暴力数的话这一步是O(n^2)的。
比如序列是这样的
4 5 6 | 1 2 3
当你发现 4 比 3 大的时候,也就是说右边最大的元素都小于左边最小的元素,那么左边剩下的5和6都必然比右边的所有元素大,因此就可以不用数5和6的情形了,直接分别加上右半边的元素个数就可以了,这一步就降低到了
O(n), 我们知道递归式 T(n) = 2T(n/2)+O(n) = O(nlogn)的,所以排序的成本是可以接受的,并且这一问题下,
可以很自然地使用归并排序。
对于数列的第 i 个和第 j 个元素,如果满足 i < j 且 a[i] > a[j],则其为一个逆序对。
重要的地方在于,一个元素可以不只是在一个逆序对中存在。如果 k > j > i 且 a[i] > a[j] > a[k],那么这里
有两个含 a[i] 的逆序对,分别是 (a[i], a[j]) 和 (a[i], a[k]), a[i]是可以使用多次的。
那么第二步是分析问题,这里我们可以使用分治法解决问题。
我们将序列从中间分开,将逆序对分成三类:
两个元素都在左边;
两个元素都在右边;
两个元素一个在左一个在右;
因此这就是我们算法的大致框架:
计算逆序对的数量(序列):
- 1. 递归算左边的;
- 2. 递归算右边的;
- 3. 算一个左一个右的;
- 4. 把他们加到到一起。
这个时候我们注意到一个很重要的性质,左右半边的元素在各自任意调换顺序,是不影响第三步计数的,因此我们可以数完就给它排序。这么做的好处在于,如果序列是有序的,会让第三步计数很容易。
如果无序暴力数的话这一步是O(n^2)的。
比如序列是这样的
4 5 6 | 1 2 3
当你发现 4 比 3 大的时候,也就是说右边最大的元素都小于左边最小的元素,那么左边剩下的5和6都必然比右边的所有元素大,因此就可以不用数5和6的情形了,直接分别加上右半边的元素个数就可以了,这一步就降低到了
O(n), 我们知道递归式 T(n) = 2T(n/2)+O(n) = O(nlogn)的,所以排序的成本是可以接受的,并且这一问题下,
可以很自然地使用归并排序。
#include<bits/stdc++.h> using namespace std; #define int long long const int maxn=1e5+1000; int cnt; int a[maxn],ans[maxn]; int n; int gb(int l,int r) { if(l>=r) return 0; int mid=l+r>>1; gb(l,mid),gb(mid+1,r); int k=0,i=l,j=mid+1; while(i<=mid&&j<=r){ if(a[i]<=a[j]){ ans[k++]=a[i++]; } else ans[k++]=a[j++],cnt+=(mid-i+1); } while(i<=mid) ans[k++]=a[i++]; while(j<=r) ans[k++]=a[j++]; for(i=l,j=0;i<=r;i++,j++){ a[i]=ans[j]; } } signed main() { ios::sync_with_stdio(false); cin.tie(0); cout.tie(0); int i,j; cin>>n; for(i=0;i<n;i++){ cin>>a[i]; } gb(0,n-1); cout<<cnt<<endl; return 0; }
树状数组实现逆序对
树状数组不了解可以自行去补一下,非常好用的数据结构!
首先对序列进行离散化
先排序,再去重,使 b[1]到 b[m]是严格单调递增的整数序列,并包含了 a 数组中的每一个数
find(a[i])返回整数 a[i] 在 b 数组中的下标
然后从前往后遍历 a 数组,树状数组维护 ≤b[i]的数有几个
对于每一个 a[i] 我们需要知道前面有几个数大于它
可以用前面的数的个数减去≤a[i] 的数的个数,累加到答案里
res += sum(m) - sum(find(a[i]))
然后再往树状数组里加一个 a[i]就可以了
时间复杂度 O(nlogn)
然后从前往后遍历 a 数组,树状数组维护 ≤b[i]的数有几个
对于每一个 a[i] 我们需要知道前面有几个数大于它
可以用前面的数的个数减去≤a[i] 的数的个数,累加到答案里
res += sum(m) - sum(find(a[i]))
然后再往树状数组里加一个 a[i]就可以了
时间复杂度 O(nlogn)
#include<cstdio> #include<algorithm> using namespace std; typedef long long LL; const int N = 500010; int n, m; int a[N], b[N]; int find(int x) { int l = 1, r = m; while(l < r) { int mid = l + r >> 1; if(b[mid] >= x) r = mid; else l = mid + 1; } return l; } int tr[N]; void add(int x) { for(int i = x; i <= m; i += i & -i) tr[i] ++; } int sum(int x) { int res = 0; for(int i = x; i; i -= i & -i) res += tr[i]; return res; } int main() { scanf("%d", &n); for(int i = 1; i <= n; i ++) scanf("%d", &a[i]), b[i] = a[i]; sort(b + 1, b + n + 1); m = 1; for(int i = 2; i <= n; i ++) if(b[i] != b[m]) b[++ m] = b[i]; LL res = 0; for(int i = 1; i <= n; i ++) { int x = find(a[i]); res += sum(m) - sum(x); add(x); } printf("%lld", res); return 0; }