【算法详解】LIS优化

这篇博客详细介绍了LIS(最长上升子序列)问题的优化方法,从暴力的O(n^2)算法转变为利用二分查找优化到O(nlogn)的时间复杂度。通过实例解析了如何维护一个单调递增的序列,并用二分查找找到插入位置,从而降低时间复杂度。同时,讨论了最长下降、不上升和不下降序列的类似优化思路。

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LIS的暴力算法

我们知道,LIS(最长上升子序列,最长下降子序列,最长不上升子序列,最长不下降子序列)如果按照最初得方法做,我们设置的状态f[i]表示i结尾的最长LIS的长度,在枚举每一个数的时候都要向前找一个数字,那么这种方法是O(n^2).(具体讲解看这里


优化后的LIS

如果N≤700000呢?O(n^2)的算法显然是不符合要求的,我们可以考虑优化LIS的DP
我们以最长上升子序列为例:
我们设f[i]为长度为i的最长上升子序列结尾的最小个数.
那么,我们在枚举新的数字a[i]的时候,如果a[i]要比枚举的f[j]大,则说明以a[i]结尾必然能够形成长度为j+1的最长上升子序列.我们可以选择来模拟这个过程.
设这串序列为{2,1,6,5,8,0,1,5,10}
1.因为没有数字,f[]={2}
2.因为1比2小,1无法接在任何数字后面,所以替代2,f[]={1}
3.因为6比任何一个数都要大,所以接在最前面,f[]={1,6}
4.5可以接在1后面并且比6要小,以此代替6,f[]={1,5}
5.因为8比任何数要大,接在末尾,f[]={1,5,8}
6.0比任何数都要小,所以f[]={0,5,8}
7.1可以接在0后面,所以f[]={0,1,8}
8.5可以接在8后面,所以f[]={0,1,5}
9.10可以接在5后面,所以f[]={0,1,5,10}
因为f[4]不为0,说明可以构成长度为4的最长上升子序列,故答案为4
为什么我们要在新的数字要是f[]数组内的原有值最小?因为这样更可以让后面的数字构成最长上升组序列.因此我们需要在这个序列中查找,找到一个位置使得前面的数比它小并且后面的数字大于等于它,使得它能够覆盖这个数字.那么,这个算法的时间复杂度仍然后O(n^2),显然无法优化.
不难发现,这个序列是单调递增的,那么我们便可以选择在查找

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