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Hey,大家好!👋 今天我們來聊聊一個有趣的話題——如何在歸并排序的基礎(chǔ)上,高效解決求逆序?qū)?shù)量的問題。如果你對算法感興趣,或者正在準備算法面試,這篇文章一定會對你有所幫助!🚀
題目描述 📝
給定一個長度為 n
的整數(shù)數(shù)列,請你計算數(shù)列中的逆序?qū)Φ臄?shù)量。
逆序?qū)Φ亩x如下:
對于數(shù)列的第 i
個和第 j
個元素,如果滿足 i < j
且 a[i] > a[j]
,則其為一個逆序?qū)?#xff1b;否則不是。
輸入格式
第一行包含整數(shù) n
,表示數(shù)列的長度。
第二行包含 n
個整數(shù),表示整個數(shù)列。
輸出格式
輸出一個整數(shù),表示逆序?qū)Φ膫€數(shù)。
數(shù)據(jù)范圍
1 ≤ n ≤ 100000
,數(shù)列中的元素的取值范圍 [1,10^9]
。
輸入樣例:
6
2 3 4 5 6 1
輸出樣例:
5
理解何為逆序?qū)?🤔
首先,我們來理解一下什么是逆序?qū)?/strong>。簡單來說,逆序?qū)褪窃谝粋€數(shù)列中,前面的數(shù)比后面的數(shù)大。比如在數(shù)列 [2, 3, 4, 5, 6, 1]
中,2
和 1
就是一個逆序?qū)?#xff0c;因為 2 > 1
且 2
在 1
的前面。
解題策略 🛠?
1. 策略①:暴力解決 💪
算法思路
在理解了逆序?qū)?/strong>的概念之后,很自然能想到可以直接使用逐個比較
的策略進行求解:
分別將每個元素和其后面的所有元素進行
逐個比較
- if 后面有比其小的元素: 逆序?qū)?shù)量++
- 重復(fù)直至最后一個元素
核心代碼
// 暴力解決策略的核心代碼
int count = 0;
for (int i = 0; i < n; i++) {for (int j = i + 1; j < n; j++) {if (a[i] > a[j]) {count++;}}
}
復(fù)雜度分析
需要使用兩個for
循環(huán)—— O ( n 2 ) O(n^2) O(n2)
復(fù)雜度較高,在一些要求較高的情況下會報超時錯誤
小挑戰(zhàn):你能嘗試用暴力解法解決這個問題嗎?試試看,感受一下它的時間復(fù)雜度吧!😉
2. 策略②:運用「歸并排序」的算法思想 🧠
(1)回顧「歸并排序」算法原理
歸并排序是一種經(jīng)典的分治算法,它的核心思想是將一個數(shù)組分成兩個子數(shù)組,分別對子數(shù)組進行排序,然后將兩個有序的子數(shù)組合并成一個有序的數(shù)組。歸并排序的時間復(fù)雜度是 O ( n log ? n ) O(n \log n) O(nlogn),比暴力解法高效得多。
(2)改動以求逆序?qū)?shù)量
原理分析
在歸并排序的過程中,當我們合并兩個有序的子數(shù)組時,如果左邊的某個元素 a[i]
大于右邊的某個元素 a[j]
,那么 a[i]
和 a[j]
就構(gòu)成了一個逆序?qū)?。不僅如此,由于左邊的子數(shù)組是有序的,a[i]
后面的所有元素也都大于 a[j]
,因此我們可以一次性計算出多個逆序?qū)Α?/p>
代碼實現(xiàn)
#include <iostream>using namespace std;typedef long long LL; // 結(jié)果較大const int N = 100010;
int n;
int a[N], temp[N];// 求逆序?qū)?shù)量
LL rev_pair(int a[], int l, int r)
{if (l >= r)return 0;int mid = l + r >> 1;LL res = rev_pair(a, l, mid) + rev_pair(a, mid + 1, r);int i = l, j = mid + 1;int k = 0;while (i <= mid && j <= r){if (a[i] <= a[j])temp[k++] = a[i++];else{temp[k++] = a[j++];// 當a[i]>a[j]時,對于a[j]:與[i, mid]區(qū)間內(nèi)的元素可組成逆序?qū)?/span>res += mid - i + 1;}}while (i <= mid)temp[k++] = a[i++];while (j <= r)temp[k++] = a[j++];for (int i = l, j = 0; i <= r; ++i, ++j)a[i] = temp[j];return res;
}int main()
{cin >> n;for (int i = 0; i < n; ++i)cin >> a[i];LL res = rev_pair(a, 0, n - 1);cout << res << endl;return 0;
}
復(fù)雜度分析
歸并排序的時間復(fù)雜度是 O ( n log ? n ) O(n \log n) O(nlogn),因此這個解法的時間復(fù)雜度也是 O ( n log ? n ) O(n \log n) O(nlogn),比暴力解法高效得多。
學(xué)習(xí)建議和鼓勵 🌟
- 多動手實踐:算法的學(xué)習(xí)離不開實踐,建議你親自編寫代碼并運行,感受算法的魅力。
- 不要害怕挑戰(zhàn):算法的學(xué)習(xí)過程中難免會遇到困難,但每一次克服困難都是一次成長。💪
- 多與他人交流:加入一些算法學(xué)習(xí)群,和志同道合的小伙伴一起討論問題,互相學(xué)習(xí)。
互動性元素 🎉
小挑戰(zhàn):你能嘗試用歸并排序的思想解決其他問題嗎?比如求一個數(shù)組中的順序?qū)?/strong>數(shù)量?🤔
推薦閱讀:如果你對歸并排序還不熟悉,推薦你閱讀這篇關(guān)于「歸并排序」的博客,里面有詳細的歸并排序講解。
結(jié)語 🎯
通過這篇文章,我們不僅學(xué)習(xí)了如何用歸并排序的思想高效解決求逆序?qū)?shù)量的問題,還了解了暴力解法和優(yōu)化解法之間的差異。希望你能從中有所收獲,并在算法的學(xué)習(xí)道路上越走越遠!🚀
如果你有任何問題或想法,歡迎在評論區(qū)留言,我們一起討論!😄
Happy Coding! 🎉