lis演算法
1. LIS(最長上升子序列)的O(nlogn)演算法
對於計算中獲得的遞增序列A1A2A3...Am ,每個At其實表示:之前出現的所有序列中,長度t的上升子序列末位最小為At。對於出現的下一個新元素An,需要更新子序列,如果Amin+1>An>Amin,說明長度為min+1的子序列最後一個元素可以更新為An;如果An>Am,說明可獲得的最長子序列可更新為A1A2A3..Am An 。
這么去理解會容易些。
2. LIS演算法的O(n^2)演算法分析
(a[1]...a[n] 存的都是輸入的數)
1、對於a[n]來說,由於它是最後一個數,所以當從a[n]開始查找時,只存在長度為1的不下降子序列;
2、若從a[n-1]開始查找,則存在下面的兩種可能性:
(1)若a[n-1] < a[n] 則存在長度為2的不下降子序列 a[n-1],a[n].
(2)若a[n-1] > a[n] 則存在長度為1的不下降子序列 a[n-1]或者a[n]。
3、一般若從a[t]開始,此時最長不下降子序列應該是按下列方法求出的:
在a[t+1],a[t+2],...a[n]中,找出一個比a[t]大的且最長的不下降子序列,作為它的後繼。
4、為演算法上的需要,定義一個數組:
d:array [1..n,1..3] of integer;
d[t,1]表示a[t]
d[t,2]表示從i位置到達n的最長不下降子序列的長度
d[t,3]表示從i位置開始最長不下降子序列的下一個位置
最長不下降子序列的O(n*logn)演算法
先回顧經典的O(n^2)的動態規劃演算法,設A[t]表示序列中的第t個數,F[t]表示從1到t這一段中以t結尾的最長上升子序列的長度,初始時設F[t] = 0(t = 1, 2, ..., len(A))。則有動態規劃方程:F[t] = max{1, F[j] + 1} (j = 1, 2, ..., t - 1, 且A[j] < A[t])。
現在,我們仔細考慮計算F[t]時的情況。假設有兩個元素A[x]和A[y],滿足
(1)x < y < t (2)A[y] < A[x] < A[t] (3)F[x] = F[y]
此時,選擇A[x]和選擇A[y]都可以得到同樣的F[t]值,那麼,在最長上升子序列的這個位置中,應該選擇A[x]還是應該選擇A[y]呢?
很明顯,選擇A[x]比選擇A[y]要好。因為由於條件(2),在A[x+1] ... A[t-1]這一段中,如果存在A[z],A[y] < A[z] < A[x],則與選擇A[x]相比,選擇A[y]將會得到更長的上升子序列。
再根據條件(3),我們會得到一個啟示:根據F[]的值進行分類。對於F[]的每一個取值k,我們只需要保留滿足F[t] = k的所有A[t]中的最小值。設D[k]記錄這個值,即D[k] = min{A[t]} (F[t] = k)。
注意到D[]的兩個特點:
(1)D[k]的值是在整個計算過程中是單調不上升的。
(2)D[]的值是有序的,即D[1] < D[2] < D[3] < ... < D[n]。
利用D[],我們可以得到另外一種計算最長上升子序列長度的方法。設當前已經求出的最長上升子序列長度為len。先判斷A[t]與D[len]。若A[t] > D[len],則將A[t]接在D[len]後將得到一個更長的上升子序列,len = len + 1, D[len] = A[t];否則,在D[1]..D[len]中,找到最大的j,滿足D[j] < A[t]。令k = j + 1,則有D[j] < A[t] <= D[k],將A[t]接在D[j]後將得到一個更長的上升子序列,同時更新D[k] = A[t]。最後,len即為所要求的最長上升子序列的長度。
在上述演算法中,若使用樸素的順序查找在D[1]..D[len]查找,由於共有O(n)個元素需要計算,每次計算時的復雜度是O(n),則整個演算法的時間復雜度為O(n^2),與原來的演算法相比沒有任何進步。但是由於D[]的特點(2),我們在D[]中查找時,可以使用二分查找高效地完成,則整個演算法的時間復雜度下降為O(nlogn),有了非常顯著的提高。需要注意的是,D[]在演算法結束後記錄的並不是一個符合題意的最長上升子序列!
這個演算法還可以擴展到整個最長子序列系列問題,整個演算法的難點在於二分查找的設計,需要非常小心注意。
3. LIS演算法的介紹
LIS(Longest Increasing Subsequence)最長上升(不下降)子序列,有兩種演算法復雜度為O(n*logn)和O(n^2)。在上述演算法中,若使用樸素的順序查找在D1..Dlen查找,由於共有O(n)個元素需要計算,每次計算時的復雜度是O(n),則整個演算法的時間復雜度為O(n^2),與原來演算法相比沒有任何進步。但是由於D的特點(2),在D中查找時,可以使用二分查找高效地完成,則整個演算法時間復雜度下降為O(nlogn),有了非常顯著的提高。需要注意的是,D在演算法結束後記錄的並不是一個符合題意的最長上升子序列!演算法還可以擴展到整個最長子序列系列問題。
4. lis系統是怎麼實現解析演算法的
BSLIS對檢驗儀器的數據採集主要通過串列口通訊、USB埠通訊、TCP/IP通訊、定時監控資料庫和手工錄入等幾種方法。
串列口通訊最為普遍,採用RS-232C標准,一般的儀器都支持此標准。
5. LIS的序列
最長上升子序列
Longest Increasing Subsequence
最長上升子序列:
有兩種基本方法:兩個時間復雜度分別為O(n^2)和O(nlogn) 對於給定數列a,元素個數為n,f[i]為以元素i結尾的最長子上升序列的最大長度。
最長上升子序列f滿足對任意1<=j<i<=n(a[j]<a[i]),有f[j]<f[i]。
容易得出O(n^2)的DP狀態轉移方程:
f[i]=max{f[j]}+1;(1<=j<i且a[j]<a[i])
我們不妨把f的初值設為0,並在末尾添加一個元素inf,並將n++
這樣經過兩重循環,f[n]即為LIS長度
代碼如下: #include<algorithm>#include<cstdio>#defineinf1<<30usingnamespacestd;intn,a[5000],f[5000];intmain(void){inti,j,k;scanf("%d",&n);for(i=1;i<=n;i++)scanf("%d",a+i);a[++n]=inf;for(i=1;i<=n;i++)for(j=1;j<i;j++)if(a[i]>a[j])f[i]=max(f[i],f[j]+1);printf("%d",f[n]);return0;} 又稱作CMI演算法
時間復雜度為O(nlogn)
其操作如下:
開辟一個棧b,每次取棧頂元素s和讀到的元素a做比較,如果a>s,則置為棧頂;如果a<s,則二分查找棧中的比a大的第1個數,並替換。最終棧的大小即為最長遞增子序列為長度
考察b棧內每個元素的含義,b[i] 表示所有長度為i的上升子序列中最小的最後一個數.
·舉例:原序列為3,4,5,2,4,2
棧為3,4,5,此時讀到2,則用2替換3,得到棧中元素為2,4,5,再讀4,用4替換5,得到2,4,4,再讀2,得到最終棧為2,2,4,最終得到的解是:
長度為1的上升子序列中最小的最後一個數是2 (2)
長度為2的上升子序列中最小的最後一個數是2 (2,2)長度為3的上升子序列中最小的最後一個數是4 (3,4,4)
可知沒有長度為4的上升子序列,最長遞增子序列長度為3. (3,4,4)
CMI本質是LIS問題的另一種動態規劃思路
注意:CMI只能求LIS的長度和最後一個數,不能求LIS的序列!
代碼如下:
#include<iostream>
using namespace std;
int n;
int a[1001],b[1001];
int rear;
int solve(int t)
{ int l=1,r=rear;
while(l<=r)
{ int mid=(l+r)>>1;
if(b[mid]>=t)//若為非遞減序列,則為b[mid]>t
r=mid-1;
else
l=mid+1;
}
if(l>rear)
rear=l;
return l;
}
int main()
{ int i,j;
scanf("%d",&n);
rear=0;
for(i=1;i<=n;i++)
{
scanf("%d",&a[i]);
b[solve(a[i])]=a[i];
}
printf("%d
",rear);
system("pause");
return 0;
}
6. LIS演算法的c代碼復雜度為O(nlgn)的如下:
#include<stdio>#defineSIZE100/*b:棧中元素s:待查找元素length:棧中元素個數*/intdichotomy_search(int*b,ints,intlength){intlow=0,between=0;while(low<length){between=(low+length)/2;if(b[between]>s)length=between-1;elselow=between+1;}returnlow;}intLIS(int*a){intstack[SIZE],j=0;stack[j]=a[0];for(inti=1;i<SIZE;i++){if(a[i]>stack[i-1]){stack[j++]=a[i];}elseif(a[i]<stack[i-1]){intn=dichotomy_search(stack,a[i],j+1);stack[n]=a[i];}}returnj;}
7. C++中容器list的問題
因為你在刪除最後一個元素89後,iter2指向end(),之後又對iter2自增,所以引發錯誤,可以這樣修改循環:
while(iter2 != lis.end() ) {
iter2 = lis.erase(iter2);
if(iter2 != lis.end() ) {
++iter2;
}
}