分治 002:求排列的逆序数

通过分治策略解决排列逆序数问题,利用二分归并排序,在排序过程中统计逆序对,最终输出排列的逆序数。算法需处理大整数避免溢出,并确保效率满足时间限制。

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002:求排列的逆序数

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描述
在Internet上的搜索引擎经常需要对信息进行比较,比如可以通过某个人对一些事物的排名来估计他(或她)对各种不同信息的兴趣,从而实现个性化的服务。

对于不同的排名结果可以用逆序来评价它们之间的差异。考虑1,2,…,n的排列i1,i2,…,in,如果其中存在j,k,满足 j < k 且 ij > ik, 那么就称(ij,ik)是这个排列的一个逆序。

一个排列含有逆序的个数称为这个排列的逆序数。例如排列 263451 含有8个逆序(2,1),(6,3),(6,4),(6,5),(6,1),(3,1),(4,1),(5,1),因此该排列的逆序数就是8。显然,由1,2,…,n 构成的所有n!个排列中,最小的逆序数是0,对应的排列就是1,2,…,n;最大的逆序数是n(n-1)/2,对应的排列就是n,(n-1),…,2,1。逆序数越大的排列与原始排列的差异度就越大。

现给定1,2,…,n的一个排列,求它的逆序数。

输入
第一行是一个整数n,表示该排列有n个数(n <= 100000)。
第二行是n个不同的正整数,之间以空格隔开,表示该排列。
输出
输出该排列的逆序数。
样例输入

6
2 6 3 4 5 1

样例输出

8

提示

  1. 利用二分归并排序算法(分治);
  2. 注意结果可能超过int的范围,需要用long long存储。

解法
归并排序merge时有一个前后比较的环节,
在归并排序merge的步骤后加一个记录逆序数的环节。

#include<iostream>
using namespace std;
long long sum=0; //记录逆序数个数

void Merge(long long a[],int s, long long m, int e, long long tmp[
### C++ 分治算法计算排列逆序数 为了高效地计算排列中的逆序数,可以采用基于归并排序的分治策略。这种方法不仅能够有效地找出所有的逆序对,而且还能保持较低的时间复杂度。 下面是一个完整的C++程序示例,展示了如何利用分治法来计算给定数组中的逆序数量: ```cpp #include <vector> using namespace std; class Solution { public: int reversePairs(vector<int>& nums) { vector<int> tmp(nums.size()); return mergeSortCounting(nums, tmp, 0, nums.size() - 1); } private: // 辅助函数用于执行实际的分割与合并操作,并统计逆序数 int mergeSortCounting(vector<int>& nums, vector<int>& tmp, int left, int right) { if (left >= right) return 0; int mid = left + (right - left) / 2; int count = mergeSortCounting(nums, tmp, left, mid)[^4]; count += mergeSortCounting(nums, tmp, mid + 1, right); count += mergeAndCountSplitInv(nums, tmp, left, mid, right); return count; } // 合并两个子数组的同时计数跨越左右边界的逆序对数目 int mergeAndCountSplitInv(vector<int>& nums, vector<int>& tmp, int left, int mid, int right) { for (int i = left; i <= right; ++i) tmp[i] = nums[i]; int i = left, j = mid + 1, k = left, inv_count = 0; while (i <= mid && j <= right) { if (tmp[i] <= tmp[j]) { nums[k++] = tmp[i++]; } else { nums[k++] = tmp[j++]; inv_count += (mid - i + 1); // 当右边元素小于左边时产生的全部逆序对 } } while (i <= mid) nums[k++] = tmp[i++]; while (j <= right) nums[k++] = tmp[j++]; return inv_count; } }; ``` 此代码实了`reversePairs()`方法,该方法接收一个整型向量作为输入参数,并返回整个数组中存在的逆序对总数。内部逻辑遵循经典的归并排序框架,在每次合并过程中额外增加了逆序对的检测机制[^5]。
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