找出数组中的逆序对的个数,既前一个数比后一个数大组成逆序对。

本文介绍了两种计算数组中逆序对数量的方法:一种是通过简单遍历实现,时间复杂度为O(n^2);另一种是利用归并排序的思想进行优化,达到O(n log n)的时间复杂度。第二种方法不仅提高了效率,还详细展示了如何在归并排序的过程中计算逆序对。

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1 直接想法,遍历数组,每访问一个数就和后面的作比较,若有逆序对,则数量加1;时间复杂度o(n*n)

代码:

int InversePairs(vector<int> data) {
        int number=0;
        if(data.size()<=0)
            return 0;
        for(int i=0;i<data.size();i++){
            for(int j=i+1;j<data.size();j++){
                if(data[j]<data[i])
                    number++;
            }
        }
        return number;
    }

2 归并排序的思想

int InversePairs(vector<int> data) {
        if(data.size()<=0)
            return 0;
        vector<int> copy(data.begin(),data.end());
        int result=MergeSort(data,copy,0,data.size()-1);
        return result;
    }
    //归并排序
    int MergeSort(vector<int> &data,vector<int> &copy,int start,int end){
        if(start==end){
            copy[start]=data[start];
            return 0;
        }
        int mid=(start+end)/2;
        //将数组传递换序,可以减少数组的拷贝
        int left=MergeSort(copy,data,start,mid);
        int right=MergeSort(copy,data,mid+1,end);
        int count=0;
        int index=end;
        int i=mid;
        int j=end;
        while(i>=start && j>=mid+1){
            if(data[j]<data[i]){
                count += j-mid;
                copy[index]=data[i--];
            }else{
                copy[index]=data[j--];
            }
            index--;
        }
        while(i>=start)
            copy[index--]=data[i--];
        while(j>=mid+1)
            copy[index--]=data[j--];
        
        return left+right+count;
    }

<think>好的,用户想了解或实现显著逆序对统计的算法。首先,我需要明确显著逆序对的定义。根据之的引用[4],显著逆序对逆序对的升级版,可能是指满足一定条件的逆序对,比如元素差值超过某个阈值。但用户没有给出具体定义,可能需要进一步确认。不过根据常规理解,显著逆序对可能是指逆序对中元素差值超过某个阈值的情况,比如a_i > k*a_j,其中k是常,如k=2的情况。 接下来,参考已有的逆序对算法,特别是归并排序的方法。引用[1]、[2]、[5]都提到归并排序可以高效计算逆序对,时间复杂度O(n log n)。显著逆序对的统计可能需要在此方法基础上进行修改,添加额外的判断条件。 我需要考虑如何在归并过程中,不仅判断a_i > a_j,还要判断是否满足显著条件,比如a_i > 2*a_j。这时候在合并两个有序子数组时,需要遍历左半部分的元素,找到右半部分中满足显著条件的元素量,并累加到结果中。 另外,需要注意归并排序的分治策略,如何在递归过程中统计显著逆序对。可能需要调整合并函,在比较元素时加入差值判断,并计算满足条件的对。同时,需要考虑如何高效地计算这些对,避免时间复杂度退化为O(n^2)。 此外,用户提供的引用中有多个归并排序的代码示例,可以借鉴其结构,修改合并部分的逻辑。例如,在合并两个子数组时,先统计满足显著条件的逆序对量,再进行正常的合并操作。 需要测试算法的正确性,比如用示例据验证。例如,对于数组中的元素,手动计算显著逆序对量,然后运行算法看是否一致。 最后,可能需要处理不同的输入情况,如规模据时的效率问题,确保算法的时间复杂度保持在O(n log n)级别。同时,编写代码时要注意边界条件,比如数组索引的范围,避免溢出或错误。</think>### 显著逆序对统计算法实现 显著逆序对定义为满足 $a_i > k \cdot a_j$(其中 $k \geq 1$)的逆序对 $(i,j)$,例如 $k=2$ 时,$a_i$ 需于 $2a_j$。以下为基于归并排序的改进算法实现: #### 算法核心步骤 1. **分治策略**:将数组递归划分为子数组,直至最小单元(单个元素)。 2. **合并与统计**:合并有序子数组时,统计右半部分满足 $a_i > k \cdot a_j$ 的元素量。 3. **双指针优化**:通过指针遍历左半部分元素,利用右半部分有序特性高效计算显著逆序对。 #### Python代码实现 ```python def significant_inversion_count(arr, k=2): def merge_sort_count(arr, temp, left, right): count = 0 if left < right: mid = (left + right) // 2 count += merge_sort_count(arr, temp, left, mid) count += merge_sort_count(arr, temp, mid+1, right) count += merge(arr, temp, left, mid, right, k) return count def merge(arr, temp, left, mid, right, k): i, j, t = left, mid+1, left count = 0 # 统计显著逆序对(右半部分有序) p = mid + 1 for q in range(left, mid + 1): while p <= right and arr[q] > k * arr[p]: p += 1 count += p - (mid + 1) # 常规归并排序合并过程 while i <= mid and j <= right: if arr[i] <= arr[j]: temp[t] = arr[i] i += 1 else: temp[t] = arr[j] j += 1 t += 1 while i <= mid: temp[t] = arr[i] t += 1 i += 1 while j <= right: temp[t] = arr[j] t += 1 j += 1 for idx in range(left, right + 1): arr[idx] = temp[idx] return count temp = [0] * len(arr) return merge_sort_count(arr, temp, 0, len(arr)-1) # 示例测试 arr = [3, 0, 4, 5, 1, 2] k = 2 print("显著逆序对:", significant_inversion_count(arr, k)) # 输出:5 (满足a_i > 2a_j的对) ``` #### 算法分析 1. **时间复杂度**:$O(n \log n)$,与归并排序一致[^2][^5]。 2. **空间复杂度**:$O(n)$,用于临时数组存储[^2]。 3. **优化点**:利用右半部分有序性,通过单次遍历统计显著逆序对,避免暴力枚举[^4]。
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