leetcode-376-最长摆动序列

本文介绍了一种通过动态规划求解最长摆动子序列的方法。该方法利用两个数组分别记录以正斜率和负斜率结束的最长摆动序列长度,并通过遍历输入序列更新这两个数组,最终返回两数组中的最大值作为最长摆动子序列的长度。

A sequence of numbers is called a wiggle sequence if the differences between successive numbers strictly alternate between positive and negative. The first difference (if one exists) may be either positive or negative. A sequence with fewer than two elements is trivially a wiggle sequence.

For example, [1,7,4,9,2,5] is a wiggle sequence because the differences (6,-3,5,-7,3) are alternately positive and negative. In contrast, [1,4,7,2,5] and [1,7,4,5,5] are not wiggle sequences, the first because its first two differences are positive and the second because its last difference is zero.

Given a sequence of integers, return the length of the longest subsequence that is a wiggle sequence. A subsequence is obtained by deleting some number of elements (eventually, also zero) from the original sequence, leaving the remaining elements in their original order.

Examples:

Input: [1,7,4,9,2,5]
Output: 6
The entire sequence is a wiggle sequence.

Input: [1,17,5,10,13,15,10,5,16,8]
Output: 7
There are several subsequences that achieve this length. One is [1,17,10,13,10,16,8].

Input: [1,2,3,4,5,6,7,8,9]
Output: 2


class Solution {
public:
    int wiggleMaxLength(vector<int>& nums) {
        //动态规划 两个数组,每个存到目前为止的数目
        //用up[i]和down[i]分别记录到第i个元素为止 以上升沿和下降沿[结束] 的最长“摆动”序列长度
        int n = nums.size();
        if(n==0 || n==1) return n;
        vector<int> up(n);
        vector<int> down(n);
        up[0] = down[0] = 1;
        for(int i=1;i<n;i++){
            if(nums[i] < nums[i-1]){
                down[i] = up[i-1] + 1;
                up[i] = up[i-1];
            }else if(nums[i] > nums[i-1]){
                up[i] = down[i-1] + 1;
                down[i] = down[i-1];
            }else{
                up[i] = up[i-1];
                down[i] = down[i-1];
            }
        }
        return max(up[n-1], down[n-1]);
    }
};

<think>首先,用户的问题是关于如何使用C++实现摆动序列。我需要参考提供的引用内容来构建我的回答。从引用中: -引用[1]展示了摆动排序(Wiggle Sort)的C++代码,它确保数组元素交替大于和小于前一个元素。-引用[2]是关于摆动序列(WiggleSequence)的LeetCode问题,它计算最长摆动序列长度。-引用[3]也讨论摆动序列,描述为从序列中删除元素以保持摆动顺序的最长序列-引用[4]定义了一个特定的摆动序列问题,涉及序列中数字的特定模式。 -引用[5]提供了一些链接,但内容不直接可用。用户说“摆动序列”,在上下文中,可能指的是摆动序列问题,如引用[2]和[3]所述,即寻找最长摆动序列。引用[1]是关于摆动排序,这是一个不同的概念,但相关。 摆动序列(WiggleSequence):一个序列如果连续数字之间的差严格交替在正负之间,则称为摆动序列。例如,[1,7,4,9,2,5]是一个摆动序列,因为差是+6,-3, +5,-7, +3。摆动排序(Wiggle Sort):重新排列数组,使得nums[0] <=nums[1]>= nums[2] <=nums[3]>= ...或类似。用户的问题是关于“摆动序列”,所以我应该关注摆动序列的实现,如引用[2]和[3]。在引用[2]中,有一个C++代码示例,用于计算摆动序列最长序列长度: ```cppclass Solution{ public:int wiggleMaxLength(vector<int>&nums){if (nums.size() <=1) returnnums.size();int curdiff =0;int prediff =0;int out=1;for(inti =0;i <nums.size() -1; i++) {curdiff =nums[i+1]- nums[i];if((prediff >=0&& curdiff <0) ||(prediff <=0&& curdiff >0)) {out++;prediff= curdiff;}}returnout;}}; ```引用[3]也讨论了类似的内容。 引用[4]定义了一个不同的摆动序列,但用户可能指的是常见的摆动序列问题。所以,我应该解释摆动序列的概念,并提供C++实现来找到最长摆动序列长度。现在,关于系统指令: -所有行内数学表达式使用 $...$,例如$x^2$。 -独立公式使用$$...$$并单独成段。 -LaTeX语法正确。-使用中文回答。-生成相关问题。 -在引用的段落末尾添加引用标识,例如[^1]。回答结构:1.清晰、逐步解决问题。2.保证真实可靠。 步骤: 1.介绍摆动序列。2.解释算法。 3.提供C++代码。 4.解释代码。 5.添加引用。6.生成相关问题。数学表达式:摆动序列涉及差值的交替,所以可能有不等式,如$a_i -a_{i-1}>0$和$a_i- a_{i-1} <0$交替。引用:我需要引用提供的引用内容。例如,引用[2]提供了代码,所以我应该在代码后添加 [^2]。 相关问题:基于内容生成几个相关问题。最终回答结构:-开头:解释摆动序列-算法描述:使用贪心算法或动态规划。 -代码实现:提供C++代码。-代码解释。 -相关问题。</think>### 如何使用C++实现摆动序列 摆动序列(Wiggle Sequence)是指一个序列中连续元素之间的差值严格交替为正负(即序列元素交替上升和下降)。例如,序列 $[1,7,4,9,2,5]$ 中,差值为 $+6, -3, +5, -7, +3$,满足摆动条件。摆动序列问题通常涉及寻找原始序列最长摆动序列长度(即通过删除部分元素但不改变剩余元素顺序得到的最长摆动序列)。本回答将基于贪心算法实现摆动序列的长度计算,并提供完整的C++代码示例。 #### 摆动序列算法描述 摆动序列的核心是检测序列中“峰”和“谷”的交替变化。算法步骤如下: 1. **初始化**:处理边界情况(如序列长度小于等于1)。 2. **遍历序列**:对于每个元素,计算当前差值 $curdiff = nums[i] - nums[i-1]$。 3. **检查摆动条件**:如果当前差值与前一差值符号相反(例如,前一差值 $\geq 0$ 且当前差值 $< 0$,或前一差值 $\leq 0$ 且当前差值 $> 0$),则序列长度增加。 4. **更新状态**:记录前一差值,用于下一次比较。 5. **输出结果**:返回摆动序列的长度。 贪心算法的时间复杂度为 $O(n)$,空间复杂度为 $O(1)$,高效且易于实现[^2][^3]。 #### C++代码实现 以下代码实现了摆动序列最长序列长度计算,基于引用[2]和引用[3]中的方法: ```cpp #include <iostream> #include <vector> using namespace std; int wiggleMaxLength(vector<int>& nums) { int n = nums.size(); // 处理序列长度小于等于1的情况 if (n <= 1) { return n; } int prediff = 0; // 前一差值,初始化为0以处理起始点 int curdiff = 0; // 当前差值 int length = 1; // 摆动序列长度,初始化为1(至少一个元素) // 遍历序列,计算差值并检查摆动条件 for (int i = 0; i < n - 1; i++) { curdiff = nums[i + 1] - nums[i]; // 计算当前差值 // 检查差值符号是否交替:前一差值非正且当前正,或前一非负且当前负 if ((prediff >= 0 && curdiff < 0) || (prediff <= 0 && curdiff > 0)) { length++; // 满足摆动条件,增加长度 prediff = curdiff; // 更新前一差值(只在摆动时更新,避免平坦区干扰) } } return length; } int main() { // 示例测试 vector<int> nums = {1, 7, 4, 9, 2, 5}; cout << "原始序列: "; for (int num : nums) { cout << num << " "; } cout << endl; int result = wiggleMaxLength(nums); cout << "最长摆动序列长度: " << result << endl; // 输出应为6 return 0; } ``` #### 代码解释 - **初始化**:`prediff` 初始为0,确保第一个有效差值被捕获;`length` 初始为1,因为单个元素被视为摆动序列- **遍历逻辑**:循环从索引0开始到倒数第二个元素,计算 `curdiff`。摆动条件 `(prediff >= 0 && curdiff < 0) || (prediff <= 0 && curdiff > 0)` 确保差值符号交替(例如,从正到负或负到正)。 - **更新 `prediff`**:只在满足摆动条件时更新,避免平坦区(如连续相同值)影响长度计数。 - **示例输出**:对于输入 `[1,7,4,9,2,5]`,输出为6,因为整个序列摆动序列[^3]。 - **测试建议**:可修改 `main` 函数测试其他序列,如 `[1,17,5,10,13,15]` 输出应为4。 此实现基于LeetCode问题376的解法,高效可靠[^2][^3]。 #### 注意事项 - **摆动序列 vs. 摆动排序**:摆动序列关注子序列长度(如本代码),而摆动排序(如引用[1])是重新排列数组使元素交替大小,两者不同。 - **边界处理**:序列包含重复值时,算法能正确处理(平坦区不增加长度)。 - **数学基础**:摆动序列要求序列中任意三个连续元素满足不等式 $(a_{i-1} - a_{i-2}) \times (a_i - a_{i-1}) < 0$,表示差值符号变化[^4]。 如果您需要实现其他变体(如生成所有摆动序列),请提供更多细节。
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