题目大意:求一个序列中不严格单调递增的子序列的最小数目(子序列之间没有交叉)。
这题证明贪心法可行的时候,可以发现和求最长递减子序列的长度是同一个方法,只是思考的角度不同,具体证明并不是很清楚,这里就给出贪心法的解题过程。
首先很容易想到的就是对n长度数列进行n次遍历,每一次尽可能长地取出一个递增序列,显然这样最后取出的序列数目是最少的。但是这是一个n^2的算法,如果数据取极端的完全递减情况,很容易就能卡掉时间。Ps:这题的测试数据可能设计的并不是很严谨,这个简单的贪心法只要开一个记录已经取出序列的数组进行优化,就能AC了(而且更让人无语的是南理的官方题解竟然没用二分优化,用了个n^2的算法)。
既然n次遍历数组太慢,那就得寻求一次遍历就能让所有元素都进入一个序列的方法。首先,若当前加入的元素,比前面某个元素小,那么这个元素必定能加入某个序列而不用自成一个序列,这样能保证序列尽可能的少。那么问题来了,并不是随便就能加进一个序列,比如前面有一个子序列3,5,6,现在进来一个元素4,虽然前面有个更小的3,但是这样会相应地拆散前面的子序列,并没有达到减少一个序列产生的目的。思考到这,应该不难想到,后面的元素能否加入前面的序列应当只和子序列的最大项有关,例如3,5,6这个序列,如果进来的元素是7,那么就可以增长序列为3,5,6,7。
已经想到需要维护一个各序列的最大项的数组,那么现在面临的问题是在多个序列都可以加进当前元素的时候,往哪个序列加是最优的决策。(接下来是贪心法的核心思想)可以想象,如果前面已经有若干个序列序列,最大项分别是4,6,15,而当前需要加入的元素是20。发现,三个序列都能加进去,但是如果直接加入4为最大项的序列,那就意味着这个序列的最大项更新成20,变成20,6,15。那么,如果后面再进来一个元素5,发现前面的子序列没有一个能加进去,如果上一步把20加入了6或15,那就意味着现在的元素5是可以加入子序列,而不用产生新的序列。思考到这,贪心决策已经非常明显了:如果当前元素能加入已有的序列,那么应该加入当前元素大于的最大序列(通俗来讲就是最大项比当前元素小,但是离得又是最近的子序列)。给出一个例子作为演示:
现在有序列5 7 10 3 1 8 4 6 9 2。
1、进入5,由于没有已经存在子序列,自成序列:5。
2、进入7,搜索已有的比7小的最大序列,找到了5,更新:7。
3、进入10,同上一步,更新序列:10。
4、进入3,同上一部搜索,未找到符合条件的序列,自成一列:10 3。
5、进入1,同上自成一列:10 3 1。
6、进入8,搜索找到符合条件的3,更新序列:10 8 1。
7、进入4,同上,更新序列:10 8 4。
8、进入6,同上,更新序列:10 8 6。
9、进入9,同上,更新序列:10 9 6。
10、进入2,未找到符合条件的序列,自成一列:10 9 6 2。
程序结束,得到4个子序列分别是:5 7 10,3 8 9,1 4 6,2。
通过上面的模拟程序过程不难发现,其实维护子序列最大项就是一个单调栈,而且每一次对子序列的更新由于贪心决策,并不会破坏其单调的性质,所以这里就有了优化,检索符合条件的子序列时可以使用二分查找,最终程序的复杂度T(n) = O(n*logn)。
附上C++代码(并不是AC代码,为测试做过改动,能输出各个子序列)
#include <cstdio>
#define FOR(i,x,y) for(int i = x; i <= y; ++i)
int t,n,top;
int pre[10010];
int ret[10010];
struct node
{
int data;
int index; //结构体加入index,用于逆向检索,生成序列;
}a[10010];
node temp;
int Find(int l,int r) //二分查找符合的子序列;
{
int mid = (l + r) >> 1;
while(l < r)
{
if(temp.data > a[mid].data)
r = mid;
else if(temp.data < a[mid].data)
l = mid+1;
else return
mid;
mid = (l + r) >> 1;
}
return l;
}
int main()
{
scanf("%d",&t);
while(t--)
{
scanf("%d",&n);
scanf("%d",&a[1].data);
a[1].index = 1;
ret[1] = a[1].data;
top = 1;
FOR(i,0,n)
pre[i] = i;
FOR(i,2,n)
{
scanf("%d",&temp.data);
temp.index = i;
ret[i] = temp.data;
if(a[top].data > temp.data) //如果比栈顶元素小,就直接压栈;
{
++top;
a[top] = temp;
}
else
{
int cnt = Find(1,top); //检索后,更新序列;
pre[i] = a[cnt].index;
a[cnt] = temp;
}
}
printf("%d\n",top); //最后栈的长度就是序列数;
for(int i = 1; i <= top; ++i) //倒序输出所有序列,要正序需要数组或者递归输出;
{
int k = a[i].index;
while(pre[k] != k)
{
printf("%d ",ret[k]);
k = pre[k];
}
printf("%d\n",ret[k]);
}
}
return 0;
}