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单调栈问题:计算最长上升子序列的时间复杂度为O(n log n)
在算法学习中,单调栈技术常被用于解决最长上升子序列(LIS,Longest Increasing Subsequence)问题。该问题通过将数组分割为两个方向(从左到右和从右到左)进行分析,分别计算每个方向的最长上升子序列,然后将两者相加并减去1得到最终结果。
以下是实现思路的详细解释:
问题分析
最长上升子序列问题的目标是找到数组中一个最长的序列,使得序列中的每个元素都大于前一个元素。传统的暴力解法时间复杂度为O(n²),在数据规模较大时表现不佳。通过单调栈技术,可以将时间复杂度优化为O(n log n)。单调栈的使用
使用单调栈可以高效地找到每个元素在栈中的位置。具体操作如下:二分查找优化
为了快速定位栈中的位置,使用二分查找算法。该算法在栈中进行查找操作,每次时间复杂度为O(log k),其中k为栈的当前大小。这种方式确保了整体算法的时间复杂度为O(n log n)。实现细节
代码实现步骤如下:left和right,分别用于存储从左到右和从右到左的最长上升子序列的长度。bs,用于在已排序的数组中快速找到插入位置。优化与扩展
该算法可以根据具体需求进行扩展,例如处理更长的数据序列或不同的子序列定义。通过单调栈技术,我们不仅可以高效解决最长上升子序列问题,还可以扩展到最长递减子序列及其他相关问题。通过上述方法,我们可以在O(n log n)时间复杂度内高效解决最长上升子序列问题,充分发挥单调栈和二分查找的优势。
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