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逆序数及其求法
类别:C/C++编程   作者:码皇   来源:互联网   点击:

1 逆序数所谓逆序数,就是指一个序列S[i],统计处于序列的每个数的比这个数大并且排在它前面的数的数目,然后对于所有数,把这个数目加起来求和就是了。比如4 3 1 24第一个,所以数目为03的前面是4,大于3的

 

1. 逆序数

 

所谓逆序数,就是指一个序列S[i],统计处于序列的每个数的比这个数大并且排在它前面的数的数目,然后对于所有数,把这个数目加起来求和就是了。

比如4 3 1 2

4第一个,所以数目为0

3的前面是4,大于3的数目为1

1的前面是4 3 ,大于1的数目为2

2的前面是4 3 1,大于2的数目为2

所以逆序数为1+2+2 = 5

 

求逆序数的两种方法

常规方法是按照逆序数的规则做,结果复杂度是O(n*n),一般来说,有两种快速的求逆序数的方法

分别是归并排序和树状数组法

 

 

2. 归并排序

归并排序是源于分而治之思想,详细的过程可以查阅其他资料,总体思想是划分一半,各自排好序后将两个有序序列合并起来。

 

如何修改归并排序求逆序数?

首先我们假设两个有序序列a[i]和b[i],当合并时:

由于a[i]已是有序,所以对于a[i]的各个元素来说,排在它前面且比它大的数目都是0

当b[i]中含有比a[i]小的元素时,我们必然将b[i]元素插到前面,那么就是说,在b[i]原先位置到该插的位置中,所有数都比b[i]大且排在它前面

所以这是b[i]的数目为新插入位置newPos - 原来位置oldPos

 

那么对于一半的序列又怎么做呢?我们知道,归并排序会继续向下递归,而递归完成返回后将是两组有序的序列,并且拿到局部的逆序数,

所以在Merge函数中添加这一计数操作即可

 

 

 

 

代码示例如下:int L[M];

int R[M];

 

const int Max = 1 <<30;

__int64 change = 0;

 

void Merge(int *data,int left,int divide,int right)

{

    int lengthL = divide - left;

    int lengthR = right - divide;

   

    for(int i = 0; i < lengthL; ++i)

    {

        L[i] = data[left + i];

    }

    for(int i = 0; i < lengthR; ++i)

    {

        R[i] = data[divide + i];

    }

    L[lengthL] = R[lengthR] = Max;

    int i = 0;

    int j = 0;

    for(int k = left; k < right; ++k)

    {

        if(L[i] <= R[j])

        {

            data[k] = L[i];

            ++i;

        }

        else

        {

            change += divide - i - left ;

            data[k] = R[j];

            ++j;

        }

    }

 

}

 

void MergeSort(int *data,int left,int right)

{

    if(left < right -1)

    {

        int divide = (left + right)/2;

        MergeSort(data,left,divide);

        MergeSort(data,divide,right);

        Merge(data,left,divide,right);

    }

}

 

 

3. 树状数组

求逆序数的另外一种方法是使用树状数组

对于小数据,可以直接插入树状数组,对于大数据,则需要离散化,所谓离散化,就是将

100 200 300 400 500 ---> 1 2 3 4 5

 

这里主要利用树状数组解决计数问题。

 

首先按顺序把序列a[i]每个数插入到树状数组中,插入的内容是1,表示放了一个数到树状数组中。

然后使用sum操作获取当前比a[i]小的数,那么当前i - sum则表示当前比a[i]大的数,如此反复直到所有数都统计完,

比如

4 3 1 2

i = 1 : 插入4 : update(4,1),sum(4)返回1,那么当前比4大的为i - 1 = 0;

i = 2 : 插入3 : update(3,1),sum(3)返回1,那么当前比3大的为i - 1 = 1;

i = 3 : 插入1 : update(1,1),sum(1)返回1,那么当前比1大的为i - 1 = 2;

i = 4 : 插入2 : update(2,1),sum(2)返回2,那么当前比2大的为i - 2 = 2;

 

过程很明了,所以逆序数为1+2+2=5

 

代码示例如下:

 

//树状数组

__int64 sums[1005];

int len;

 

inline int lowbit(int t)

{

    return t & (t^(t-1));

}

 

void update(int _x,int _value)

{

    while(_x <= len)

    {

        sums[_x] += _value;

        _x += lowbit(_x);

    }

}

 

__int64 sum(int _end)//get sum[1_end]

{

    __int64 ret = 0;

    while(_end > 0)

    {

        ret += sums[_end];

        _end -= lowbit(_end);

    }

    return ret;

}

 

//求逆序数

 

__int64 ret = 0;

for (__int64 i = 0; i < k; ++i)

{

    update(a[i],1);

    ret += (i+1) - sum(a[i]);

}

 

 

求逆序数的题目有:

http://poj.org/problem?id=2299

http://poj.org/problem?id=3067

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