数据结构实验之排序五:归并求逆序数

本文介绍了一种使用归并排序算法计算数列逆序数的方法。逆序数是指在一个数列中,若存在ai>aj且i<j,则(ai, aj)构成一个逆序对。文章提供了一个C++实现的例子,能够有效地处理多达100000个元素的数列,并通过递归地将数列分成更小的部分来计算总的逆序数。

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数据结构实验之排序五:归并求逆序数

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Problem Description

对于数列a1,a2,a3…中的任意两个数ai,aj (i < j),如果ai > aj,那么我们就说这两个数构成了一个逆序对;在一个数列中逆序对的总数称之为逆序数,如数列 1 6 3 7 2 4 9中,(6,4)是一个逆序对,同样还有(3,2),(7,4),(6,2),(6,3)等等,你的任务是对给定的数列求出数列的逆序数。
Input

输入数据N(N <= 100000)表示数列中元素的个数,随后输入N个正整数,数字间以空格间隔。

Output

输出逆序数。
Example Input

10
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
Example Output

45
Hint

Author

xam
参考别人的代码:

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <algorithm>
using namespace std;
const int MAXN=100000+5;
int n,m;
int a[MAXN],temp[MAXN];
long long sum1;
void he(int *a,int l,int mid,int r)
{
    int cnt=0;
    int i=l,j=mid+1;
    while(i<=mid&&j<=r)
    {
        if(a[i]<=a[j])
        {
            temp[cnt++]=a[i++];
        }
        else
        {
            temp[cnt++]=a[j++];
            sum1+=mid-i+1;
        }
    }
    while(i<=mid)temp[cnt++]=a[i++];
    while(j<=r)temp[cnt++]=a[j++];
    for(int i=0; i<cnt; ++i)a[l++]=temp[i];
}



void gb(int *a,int l,int r)
{
    if(l==r)return;
    int mid=(l+r)>>1;
    gb(a,l,mid);
    gb(a,mid+1,r);
    he(a,l,mid,r);
}
int main()
{
    int i;
    while(~scanf("%d",&n))
    {
        sum1=0;
        for(i=0; i<n; ++i)scanf("%lld",&a[i]);
        gb(a,0,n-1);
        printf("%lld\n",sum1);

    }
    return 0;
}
在C语言中,归并排序是一种稳定的排序算法,而计算逆序对通常是用于统计数组中元素顺序错误的情况。归并排序首先将数组分为两半,分别排序,然后合并这两个有序部分,同时计数逆序对。以下是基本步骤: 1. **分割数组**:将输入数组递归地分成两半,直到每个子数组只有一个元素。 2. **归并过程**:当两个子数组都准备好后,将它们合并成一个有序数组。在这个过程中,遍历两个数组,并比较当前元素,较小的元素放入结果数组,同时检查是否形成逆序对(即前一个元素大于后一个元素)。 3. **合并时计数**:每遇到一次逆序情况,就增加逆序对的计数。 4. **递归结束**:合并完成后,如果原始数组长度大于1,返回逆序对的数量;否则,逆序对的数量就是0。 以下是一个简单的示例代码片段,展示了如何在归并过程中计算逆序对: ```c #include <stdio.h> void merge(int arr[], int l, int m, int r, int* inv_count) { int i, j, k; int n1 = m - l + 1; int n2 = r - m; int L[n1], R[n2]; for (i = 0; i < n1; i++) L[i] = arr[l + i]; for (j = 0; j < n2; j++) R[j] = arr[m + 1+ j]; i = 0; j = 0; k = l; while (i < n1 && j < n2) { if (L[i] <= R[j]) { arr[k++] = L[i++]; } else { arr[k++] = R[j++]; // 如果L[i] > R[j], 增加逆序对计数 (*inv_count)++; } } while (i < n1) arr[k++] = L[i++]; while (j < n2) arr[k++] = R[j++]; } // 归并排序函数 void mergeSort(int arr[], int l, int r, int* inv_count) { if (l < r) { int m = l+(r-l)/2; mergeSort(arr, l, m, inv_count); mergeSort(arr, m+1, r, inv_count); merge(arr, l, m, r, inv_count); } } int main() { int arr[] = {2, 4, 1, 3, 5}; int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); int inv_count = 0; mergeSort(arr, 0, n-1, &inv_count); printf("Sorted array: \n"); for (int i = 0; i < n; i++) { printf("%d ", arr[i]); } printf("\nNumber of inversion pairs: %d\n", inv_count); return 0; } ``` 在这个例子中,`mergeSort` 函数会递归地排序数组并更新 `inv_count`,最后打印出排序后的数组及其逆序对数量。
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