求解逆序数

### 求解逆序数的算法思路和原理 #### 分治策略的应用 为了高效地求解给定数组中的逆序数种有效的方法是利用分治策略。这种方法的核心在于将原始问题分解成更小规模的相同问题来解决,然后再合并这些子问题的结果得到原问题的答案[^1]。 #### 归并排序框架下的实现 具体来说,在处理逆序数时采用了类似于归并排序的方式来进行操作。整个过程分为两个主要阶段: - **分割阶段**:不断把当前序列平均分成两部分直到不能再分为止; - **合并阶段**:当达到最小单位后开始回溯组合,并在此过程中统计跨越不同半区间的那些特殊位置关系所形成的逆序对数量[^2]。 #### 计算跨区间逆序对 值得注意的是,在每次执行合并的过程中不仅要完成常规意义上的有序排列工作,还需要额外关注来自左半边较大而位于右半边较小元素之间形成的新逆序情况。对于每对这样的数值\( a_i \) 和 \( a_j \),如果满足条件 \( i<j \) 并且 \( a_i>a_j \),那么这对就构成了个新的逆序对[^4]。 ```python def count_inversions(arr): def merge_and_count_split_inv(left, right): result = [] i, j, inversions = 0, 0, 0 while i < len(left) and j < len(right): if left[i] <= right[j]: result.append(left[i]) i += 1 else: result.append(right[j]) j += 1 inversions += (len(left)-i) result.extend(left[i:]) result.extend(right[j:]) return result, inversions def sort_and_count(array): n = len(array) if n <= 1: return array, 0 mid = n // 2 left_sorted, left_inv = sort_and_count(array[:mid]) right_sorted, right_inv = sort_and_count(array[mid:]) merged_array, split_inv = merge_and_count_split_inv(left_sorted, right_sorted) total_inversions = left_inv + right_inv + split_inv return merged_array, total_inversions _, num_of_inversions = sort_and_count(arr) return num_of_inversions ```
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