Dilworth定理的應用和最長??序列
有這麼一個題目 導彈攔截
問題描述:某國為了防禦敵國的導彈襲擊,發展出一種導彈攔截系統。但是這種導彈攔截系統有一個缺陷:雖然它的第一發炮彈能夠到達任意的高度,但是以後每一發炮彈都不能高於前一發的高度。某天,雷達捕捉到敵國的導彈來襲。由於該系統還在試用階段,所以只有一套系統,因此有可能不能攔截所有的導彈。
輸入導彈依次飛來的高度(雷達給出的高度資料是≤50000的正整數),計算這套系統最多能攔截多少導彈,如果要攔截所有導彈最少要配備多少套這種導彈攔截系統。
簡而言之,這個題目就是要求出最長的不遞增序列和不遞增序列的個數。
由Dilworth定理 (???什麼東西) ,不遞增序列的個數等於遞增序列的最大長度
所以我們只需要求出不遞增序列的最大長度和遞增序列的最大長度。(
那麼我們就要學習一下怎麼求最大??序列的長度。
1.O(\(n^2\))
第一問很明顯是求最長不上升子序列,利用dp的思想,我們設f[i]為以第i個數為開頭的最長不上升子序列的長度,然後可以得到這樣一段程式
for(int i=n;i>=1;i--){//注意!!因為它是以i開頭的最長不上升子序列,所以這裡要從n開始迴圈,不然會出現一些奇妙的bug f[i]=1;//以第i個數為開頭的最長不上升子序列的長度至少為1(當這個序列只有它本身這一個數) for(int j=i+1;j<=n;j++){//用前面已經算好的來算現在正在算的這一個 if(a[j]<=a[i])//如果a[j]>a[i]的話就不滿足不上升這個要求(畢竟a[j]在a[i]後面) f[i]=max(f[i],f[j]+1); //更新f[i]~記得要+1啊 } ans1=max(ans1,f[i]);//更新ans1 }
2.小於O(\(n^2\))
在樸素n^2演算法中,用f[i]儲存以i結尾的最長不上升子序列長度,如樣例
i 1 2 3 4 5 6 7 8
a 389 207 155 300 299 170 158 65
f 1 2 3 2 3 4 5 6
發現當f的值相同時,越後面的導彈高度越高
用d[i]維護f值為i的最後一個導彈的位置,t記錄當前已經求出最長不升子序列長度
遞推求f時列舉a[d[t]],a[d[t-1]],。。。,a[d[1]]是否≥當前求的導彈高度,是就更新f
while(~scanf("%d",&a[++n]));//讀入資料方法 n--;//n是導彈數,由於某些原因要-- for(int i=1; i<=n; i++) { f[i]=1; for(int j=t; j>0; j--) if(a[i]<=a[d[j]]) { f[i]=f[d[j]]+1; break; } t=max(t,f[i]); d[f[i]]=i;//簡單的維護過程 ans=max(ans,f[i]); }
3.O(nlogn)求出最長不上升子序列的長度
(即一套系統最多攔截數)(終於到二了)
1.實現方式
首先我們需要一個數組a,儲存從第1個到第n個導彈的高度
然後一個數組d(其實是個棧),儲存不上升序列
把a中的每個元素挨個加到d裡面:
(a中第i個元素為a[i],d長度為len,d中最後一個(也是最小的一個)為d[len])
如果a[i] <= d[len],說明a[i]可以接在d後面(而整個d還是有序的),那就簡單粗暴地把a[i]丟進d:
d[ ++len ] = a[i]
如果a[i] > d[len],說明a[i]接不上
但是我們發揚瞎搞精神:接的上要接,接不上創造條件也要接!
強行把a[i]塞進去:
在d中找到第一個小於a[i]的數,把它踹了,用a[i]代替它!(為什麼正確在下面)
2.為什麼正確
顯然成立
如果y在末尾,由於y < a[i],所以y後面能接的不如a[i]多,y讓位給a[i]可以讓序列更長
如果y不在末尾,那y有生之年都不會再被用到了,直接踹了y就行,y咋樣,who care?
4.最快做法
3方法增加二分 查詢
5、dp做法
#include<bits/stdc++.h>
#define intn long long
#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<vector>
#include<string.h>
#include<cmath>
#include<stack>
#define _0for(i, a) for(int i = 0; i < (a); ++i)
#define _1for(i, a) for(int i = 1; i <=(a); ++i)
#define lowbit(x) ((x)&(-x))
#define debug(x) \
(void)(cerr << "L" << __LINE__\
<< " : " << #x << " = " \
<< (x) << endl )
using namespace std;
int dp1[200];
int dp2[200];
main(void)
{
//前邊要求單調遞增dp1
//後邊要求單調遞減dp2
//dp求最長升dp[i]表示以i為結尾的升序列的長度
int n;
cin>>n;
int ans=0;
int a[200];
a[0]=0;
for(int i=1;i<=n;i++)
{
cin>>a[i];
}
a[n+1]=0;
for(int i=1;i<=n;i++)//當前狀態
{
for(int j=0;j<i;j++)//上一個狀態
{
if(a[j]<a[i])
dp1[i]=max(dp1[i],dp1[j]+1);
}
}
for(int i=n;i>=1;i--)//當前狀態
{
for(int j=n+1;j>i;j--)//上一個狀態
{
if(a[j]<a[i])
dp2[i]=max(dp2[i],dp2[j]+1);
}
}
for(int i=1;i<=n;i++)
{
// debug(dp1[i]);
// debug(dp2[i]);
ans=max(ans,dp1[i]+dp2[i]-1);
}
cout<<n-ans;
}