逆序数,是指一个数列中,逆序对的个数。逆序对是指数列中存在的两个数,前面的数大于后面的数的情况。求逆序数,是计算一个数列中逆序对的个数。在实际计算中,求解逆序数有多种方法,下面我将介绍其中的几种。
1. 暴力求解法
暴力求解法是最基本的求逆序数方法。它的思路非常简单,就是枚举数列中所有的元素对,并计算其中逆序对的个数。具体实现方法如下:
int n = 数列长度;int ans = 0;for(int i=0;i 数列[j]){ ans++; } }}
这段代码中,我们首先枚举数列中的每一个元素,然后在内层循环中,枚举该元素后面的所有元素,并判断它们之间的大小关系。如果前面的元素大于后面的元素,那么就是一个逆序对,我们就可以将答案加一。这个方法的时间复杂度为O(n^2),并不适用于长度较长的数列。
2. 归并排序法
归并排序法是一种高效的求解逆序数的方法,它采用分治的思想,将数列不断分成两半,然后分别求两半中的逆序数,最后将两半合并起来。在合并的过程中,我们需要维护两个指针,分别指向两个子数列的尾部,每次比较两个指针所指的元素,如果前面的元素大于后面的元素,那么就是一个逆序对,并将前面的指针向前移动一位。具体实现方法如下:
int n = 数列长度;int* tmp = new int[n];int ans = 0;void merge(int l, int r){ if(l >= r) return; int mid = (l + r) >> 1; merge(l, mid); merge(mid+1, r); int i = l, j = mid+1, k = l; while(i <= mid && j <= r){ if(数列[i] <= 数列[j]){ tmp[k++] = 数列[i++]; } else { tmp[k++] = 数列[j++]; ans += mid - i + 1; } } while(i <= mid){ tmp[k++] = 数列[i++]; } while(j <= r){ tmp[k++] = 数列[j++]; } for(int i=l;i<=r;i++){ 数列[i] = tmp[i]; }}
这段代码中,我们定义了一个数组tmp,用于存储排序后的结果,同时,我们使用了一个计数器ans,在合并两个有序子数列的时候,每当遇到一个逆序对的时候,就将ans加上前一个子数列中剩余元素的个数。时间复杂度为O(nlogn)。
3. 树状数组法
树状数组也是一种高效的求解逆序数的方法。它利用了树状数组的性质,在单点修改、前缀查询的时间复杂度均为O(logn)的情况下,可以高效地求解逆序数。具体实现方法如下:
int n = 数列长度;int ans = 0;int c[N];void add(int x, int v){ while(x <= n){ c[x] += v; x += lowbit(x); }}int sum(int x){ int res = 0; while(x){ res += c[x]; x -= lowbit(x); } return res;}for(int i=1;i<=n;i++){ ans += i - sum(数列[i]); add(数列[i], 1);}
这段代码中,我们使用了一个树状数组c,用于维护每一个元素出现的次数。在求解逆序数的过程中,我们首先统计每个元素前面比它大的元素个数,即为它所在的逆序对个数,然后将该元素的出现次数加入树状数组中。最后,返回逆序数的个数即可。时间复杂度为O(nlogn)。
4. bitset法
bitset法是一种新颖的求解逆序数的方法,它利用机器中的位运算实现。具体实现方法如下:
const int MAXA =... 数列元素最大值;int n = 数列长度;bitset b;int ans = 0;for(int i=n-1;i>=0;i--){ ans += b.count() - b.to_ulong(); b.set(数列[i]);}
这段代码中,我们使用了一个bitset变量b,用于维护数列的元素是否出现过。在遍历数列的过程中,我们首先统计当前元素前面比它大的元素个数,即为它所在的逆序对个数,然后将该元素的出现情况加入bitset中。最后,返回逆序数的个数即可。时间复杂度为O(n)。
总结
我们介绍了四种求解逆序数的方法:暴力求解、归并排序、树状数组、bitset。不同的方法适用于不同的数据大小和数据范围。在实际应用中,我们可以根据数据的规模选择最适合的方法,以获得更高的效率。
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