LeetCode 300. Longest Increasing Subsequence

本文介绍了一种寻找整数数组中最长递增子序列长度的算法,包括O(n^2)复杂度的动态规划方法及更高效的O(nlogn)解决方案。通过实例演示了两种方法的具体实现。

Given an unsorted array of integers, find the length of longest increasing subsequence.
题意:给你一个无序整数数组,找到最长递增子序列的长度。

For example,
Given [10, 9, 2, 5, 3, 7, 101, 18],
The longest increasing subsequence is [2, 3, 7, 101], therefore the length is 4. Note that there may be more than one LIS combination, it is only necessary for you to return the length.
例如:[10, 9, 2, 5, 3, 7, 101, 18]最长子序列为[2, 3, 7, 101],长度为4。注意可能有不只一个最长递增子序列的组合,只需要返回长度。

Your algorithm should run in O(n^2) complexity.
你的算法运行时长应该在O(n^2)复杂度之内。

Follow up: Could you improve it to O(n log n) time complexity?
另外:你能否把时间复杂度优化到O(n log n)

Approach One: Dynamic Programming
Time Complexity : O(n^2)

/*
我们使用dp[i]来表示i处的lengthOfLIS,初始化dp[] = {1},那么我们要如何求dp[i]呢?
1.  dp[0] = 1
2.  dp[i] :
    for j in dp[0..i - 1]:
        if(nums[j] < nums[i])
            dp[i] = max(dp[j] + 1, dp[i])
        else continue

3. 求得了dp[0..n - 1],我们从中取得最大dp[i]即可
*/
int lengthOfLIS(vector<int>& nums) {
    if(nums.empty()) return 0;

    int n = nums.size();
    int max_len = 1;
    vector<int> dp(n, 1);   // 最小长度为1
    for(int i = 1; i < n; ++i){     // 循环 [1, n)
        for(int j = 0; j < i; ++j){ // 查看 j in [0, i) 能否与 i 形成递增序列
            if(nums[j] < nums[i])   // j 与 i 可以组成递增序列
                dp[i] = max(dp[j] + 1, dp[i]);
            else
                continue;
        }
        max_len = max(dp[i], max_len);
    }

    return max_len;
}

Approach Two: Time Complexity O(n log n)
原文链接, 详细的解释

// Binary search (note boundaries in the caller)
int CeilIndex(std::vector<int> &nums, int l, int r, int key) {
    while (r-l > 1) {
    int m = l + (r-l)/2;
    if (nums[m] >= key)
        r = m;
    else
        l = m;
    }

    return r;
}

int lengthOfLIS(vector<int>& nums) {
    if (nums.size() == 0)
        return 0;

    std::vector<int> tail(nums.size(), 0);
    int length = 1; // always points empty slot in tail

    tail[0] = nums[0];
    for (size_t i = 1; i < nums.size(); i++) {
        if (nums[i] < tail[0])
            // new smallest value
            tail[0] = nums[i];
        else if (nums[i] > tail[length-1])
            // nums[i] extends largest subsequence
            tail[length++] = nums[i];
        else
            // nums[i] will become end candidate of an existing subsequence or
            // Throw away larger elements in all LIS, to make room for upcoming grater elements than nums[i]
            // (and also, nums[i] would have already appeared in one of LIS, identify the location and replace it)
            tail[CeilIndex(tail, -1, length-1, nums[i])] = nums[i];
    }

    return length;
}
### 如何在 VSCode 中安装和配置 LeetCode 插件以及 Node.js 运行环境 #### 安装 LeetCode 插件 在 VSCode 的扩展市场中搜索 `leetcode`,找到官方提供的插件并点击 **Install** 按钮进行安装[^1]。如果已经安装过该插件,则无需重复操作。 #### 下载与安装 Node.js 由于 LeetCode 插件依赖于 Node.js 环境,因此需要下载并安装 Node.js。访问官方网站 https://nodejs.org/en/ 并选择适合当前系统的版本(推荐使用 LTS 版本)。按照向导完成安装流程后,需确认 Node.js 是否成功安装到系统环境中[^2]。 可以通过命令行运行以下代码来验证: ```bash node -v npm -v ``` 上述命令应返回对应的 Node.js 和 npm 的版本号。如果没有正常返回版本信息,则可能未正确配置环境变量。 #### 解决环境路径问题 即使完成了 Node.js 的安装,仍可能出现类似 “LeetCode extension needs Node.js installed in environment path” 或者 “command ‘leetcode.toggleLeetCodeCn’ not found” 的错误提示[^3]。这通常是因为 VSCode 未能识别全局的 Node.js 路径或者本地安装的 nvm 默认版本未被正确加载[^4]。 解决方法如下: 1. 手动指定 Node.js 可执行文件的位置 在 VSCode 设置界面中输入关键词 `leetcode`,定位至选项 **Node Path**,将其值设为实际的 Node.js 安装目录下的 `node.exe` 文件位置。例如:`C:\Program Files\nodejs\node.exe`。 2. 使用 NVM 用户管理工具调整默认版本 如果通过 nvm 工具切换了不同的 Node.js 版本,请确保设置了默认使用的版本号。可通过以下指令实现: ```bash nvm alias default <version> ``` 重新启动 VSCode 后测试功能键是否恢复正常工作状态。 --- #### 配置常用刷题语言 最后一步是在 VSCode 设置面板中的 LeetCode 插件部分定义个人习惯采用的主要编程语言作为默认提交方式之一。这样可以减少频繁修改编码风格的时间成本。 --- ### 总结 综上所述,要在 VSCode 上顺利启用 LeetCode 插件及其关联服务,除了基本插件本身外还需额外准备支持性的后台框架——即 Node.js 应用程序引擎;同时针对特定场景下产生的兼容性障碍采取针对性措施加以修正即可达成目标[^3]。
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