题目
给定一个无序的整数数组,找到其中最长上升子序列的长度。
示例:
输入: [10,9,2,5,3,7,101,18]
输出: 4
解释: 最长的上升子序列是 [2,3,7,101],它的长度是 4。
说明:
可能会有多种最长上升子序列的组合,你只需要输出对应的长度即可。
你算法的时间复杂度应该为 O(n2) 。
进阶: 你能将算法的时间复杂度降低到 O(n log n) 吗?
来源:力扣(LeetCode)
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解法
动态规划
最简单的动态规划,一个一个读入数据,维护一个数组代表该数字读入后,目前最长的上升子序列有多长。转移条件是:
当前面的数字比当前数字小,那些数字对应的长度里面,最大的数字+1。
举个例子,[9,2,5,3,7,101,18]
中:
初始状况
nums = []
length = []
--------------------
第一步:
nums = [9]
length = [1]
--------------------
第二步:
nums = [9,2]
length = [1,1]
假如nums只有这两个,那么能找出的最长上升串只有9或者2,也就是长度为1.
--------------------
第三步:
nums = [9,2,5]
length = [1,1,2]
比5大的只有2,那么5对应的长度就是在数字2对应的长度+1,这时候最长串是`2,5`
--------------------
第四步:
nums = [9,2,5,3]
length = [1,1,2,2]
--------------------
第五步:
nums = [9,2,5,3,7]
length = [1,1,2,2,3]
以此类推
代码部分:
class Solution:
def lengthOfLIS(self, nums: List[int]) -> int:
length = [1]*len(nums)
max_length = 0
for i in range(len(nums)):
pre_max = 0
for j in range(i):
if nums[j] < nums[i] and pre_max < length[j]:
pre_max = length[j]
length[i] = pre_max +1
if length[i] > max_length:max_length=length[i]
return max_length
贪心+二分
这个解释起来麻烦一点,基本是也是动态规划的改进版。不过这个时候维护的列表不是读到某个字符时最长串的长度,而是目前最长串是什么样。比如[1,2,9,10,5,6,7,8]最长串为[1,2,5,6,7,8]。在计算过程中我们并不知道最长串是什么样,但是我们可以根据目前的条件完善最长串。解释不易,看个例子就都懂了。
第1步:
目前的数组:[1]
维护的最长串:[1]
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第2步:
目前的数组:[1,2]
维护的最长串:[1,2]
-------------------
第3步:
目前的数组:[1,2,9]
维护的最长串:[1,2,9]
-------------------
第4步:
目前的数组:[1,2,9,10]
维护的最长串:[1,2,9,10]
-------------------
第5步:
目前的数组:[1,2,9,10,5]
维护的最长串:[1,2,5,10]
这一步划重点!读到5的时候,我们可以知道实际上的最长串还是[1,2,9,10]这四个数字。
但是,后面的5意味着,如果后面有很多介于5到9之间的数字,实际上最后的答案会变成[1,2,5,6...]。
如果后面都是一些极大的数,最后的最长串还是[1,2,9,10,...]。
但是目前在这一步并不确定后面有什么的情况下,我们把5插入到维护的最长串中,替换掉一个比它大但是最接近5的数。
实际上这并不是此时的最长串,但是答案要求的仅仅是长度,而替换并不改变最长串的长度。
这样的插入好处在于:如果后面还有在5-10中间的数字,那么我们可以用那个数字把10替换掉,然后逐步替换成正确的答案。
实际上这个5还有另一种解释,5排在第三个位置,如果我们从当前已知的数组中找出长度为3的子串,有[1,2,9] [1,2,5] [1,2,10],[2,9,10].而5是这些里面最小的数字。
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第6步:
目前的数组:[1,2,9,10,5,6]
维护的最长串:[1,2,5,6]
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第7步:
目前的数组:[1,2,9,10,5,6,7]
维护的最长串:[1,2,5,6,7]
-------------------
依次到最后。
实际上维护的最长串是个递增的数组,这样插入(替换)的时候就可以用二分法查找。
代码:
class Solution(object):
def lengthOfLIS(self, nums):
"""
:type nums: List[int]
:rtype: int
"""
if not nums:
return 0
string = [nums[0]]
for num in nums:
# 二分法查找插入点
i, j = 0,len(string)
while i < j :
m = (i+j)//2
if string[m] < num: i = m+1 # 替换更大的数字,所以可以+1,不然可能死循环
else: j = m
if i >= len(string): string.append(num)
else: string[i] = num
return len(string)
总结
用在长度为i的子串末尾的数字来作为表格很关键。