剑指 Offer 51. 数组中的逆序对

本文对比了两种归并排序解法,一种常规实现存在较多while循环,另一种通过改进合并过程,减少了循环次数,提升效率。主要讨论了归并排序在反转对计数中的应用和优化策略。

在这里插入图片描述

解法一 归并排序

速度比较慢

class Solution {
public:
    int merge(vector<int>& num,int l, int r){
        if(l>=r) return 0;
        int mid = l+r>>1;//r右移一位
        int res = merge(num,l,mid)+merge(num,mid+1,r);
        int i= l,j=mid+1;
        vector<int> temp;
        while (i<=mid && j <=r)
        {
            if (num[i] <= num[j]) temp.push_back(num[i++]);//i++先赋值再运算
            else
            {
                temp.push_back(num[j++]);
                res = res + mid-i+1;//此时已经排序,从小到大
            }
        }
        while (i<=mid) temp.push_back(num[i++]);
        while (j<=r) temp.push_back(num[j++]);//可能i,j不能在上一层遍历中遍历完全
        i=l;
        for (auto x:temp)
        {
            num[i] = x;
            i++;
        }
        return res;
    }

    int reversePairs(vector<int>& nums) {
        return merge(nums,0,nums.size()-1);
    }
};

解法二 归并排序改进

优化掉过多的while

class Solution {
public:
    int reversePairs(vector<int>& nums) {
        vector<int> tmp(nums.size());
        return mergeSort(0, nums.size() - 1, nums, tmp);
    }
private:
    int mergeSort(int l, int r, vector<int>& nums, vector<int>& tmp) {
        // 终止条件
        if (l >= r) return 0;
        // 递归划分
        int m = (l + r) / 2;
        int res = mergeSort(l, m, nums, tmp) + mergeSort(m + 1, r, nums, tmp);
        // 合并阶段
        int i = l, j = m + 1;
        for (int k = l; k <= r; k++)
            tmp[k] = nums[k];
        for (int k = l; k <= r; k++) {
            if (i == m + 1)
                nums[k] = tmp[j++];
            else if (j == r + 1 || tmp[i] <= tmp[j])
                nums[k] = tmp[i++];
            else {
                nums[k] = tmp[j++];
                res += m - i + 1; // 统计逆序对
            }
        }
        return res;
    }
};

实现数组逆序重存放有多种方法,以下为几种常见实现方式: ### 使用 `reverse` 函数(C++) 可利用 C++ 标准库中的 `reverse` 函数来实现数组逆序。该函数能直接将数组元素反转,代码如下: ```cpp #include <bits/stdc++.h> using namespace std; typedef long long ll; int main() { ll n; cin >> n; vector<ll> a(n); for(ll i = 0; i < n; i++) { cin >> a[i]; } reverse(a.begin(), a.end()); for(auto &t : a) cout << t << " "; return 0; } ``` 此代码首先读取数组元素个数 `n`,接着读取 `n` 个元素存入 `vector` 容器 `a` 中,再使用 `reverse` 函数将 `a` 中的元素逆序,最后输出逆序后的元素[^1]。 ### 双指针交换法(C) 借助双指针,一个指针指向数组开头,另一个指向数组末尾,交换两个指针所指元素,然后将指针向中间移动,直至两个指针相遇,代码如下: ```c #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1 #include<stdio.h> #define M 10 int main() { int a[M], m, n, temp; for (m = 0; m < M; m++) scanf("%d", &a[m]); m = 0; n = M - 1; while (m < n) { temp = a[m]; a[m] = a[n]; a[n] = temp; m++; n--; } for (m = 0; m < M; m++) printf("%d ", a[m]); return 0; } ``` 该代码先读取数组元素,接着使用双指针 `m` 和 `n` 分别指向数组首尾,交换元素并移动指针,最后输出逆序后的数组元素[^2]。 ### 倒序输出法(C) 直接从数组末尾开始遍历,依次输出元素,实现逆序效果,代码如下: ```c #include<cstdio> int a[101]; int main() { int x; scanf("%d", &x); for(int i = 0; i < x; ++i) { scanf("%d", &a[i]); } for(int j = x - 1; j >= 0; --j) printf("%d ", a[j]); return 0; } ``` 此代码先读取数组长度和元素,再通过倒序循环输出数组元素,达到逆序重存放的目的[^4]。
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