二分歸併排序之求逆序數
阿新 • • 發佈:2019-01-08
求排列的逆序數
題目內容:在Internet上的搜尋引擎經常需要對資訊進行比較,比如可以通過某個人對一些事物的排名來估計他(或她)對各種不同資訊的興趣,從而實現個性化的服務。
對於不同的排名結果可以用逆序來評價它們之間的差異。考慮1,2,…,n的排列i1,i2,…,in,如果其中存在j,k,滿足j < k 且 ij > ik, 那麼就稱(ij,ik)是這個排列的一個逆序。
一個排列含有逆序的個數稱為這個排列的逆序數。例如排列 263451 含有8個逆序(2,1),(6,3),(6,4),(6,5),(6,1),(3,1),(4,1),(5,1),因此該排列的逆序數就是8。顯然,由1,2,…,n 構成的所有n!個排列中,最小的逆序數是 0,對應的排列就是1,2,…,n;最大的逆序數是n(n-1)/2,對應的排列就是n,(n-1),…,2,1。逆序數越大的排列與原始排列的差異度就越大。
現給定1,2,…,n的一個排列,求它的逆序數。
輸入
第一行是一個整數n,表示該排列有n個數(0<=n <= 100000)。第二行是n個不同的正整數,之間以空格隔開,表示該排列。輸出輸出該排列的逆序數例如:輸入:6 2 6 3 4 5 1輸出:8
基本思路:1.使用二分歸併排序法【分治法】進行求解;2.將序列依此劃分為兩兩相等的子序列;3.對每個子序列進行排序(比較r[i]>r[j],如果滿足條件,則求該子序列的逆序數
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <malloc.h> int count=0; /*合併子序列*/ void Merge(long long r[],int s,int m,int t){ int i,j; for(j=m+1;j<=t;j++){ for(i=s;i<=m;i++){ if(r[i]>r[j]) count++; } } } /*對序列r[s]-r[t]進行歸併排序*/ int MergeSort(long long r[],int s,int t){ int m; if(s==t) return -1; else{ m=(s+t)/2; MergeSort(r,s,m); MergeSort(r,m+1,t); Merge(r,s,m,t); } } int main(){ long long *a;//注意使用long long型,以防溢位 int n,i; scanf("%d",&n); //動態開闢陣列 a=(long long *)malloc(n*sizeof(long long)); for(i=0;i<n;i++) scanf("%lld",&a[i]); MergeSort(a,0,n-1); printf("%d",count); return 0; }
如果使用簡單的演算法1,第一層迴圈逐個掃描序列的元素,第二層迴圈逐個掃描當前元素之後的所有元素,看是否形成逆序對,並統計逆序對的數目,這個演算法的時間複雜度是O(n^2)。事實上還有時間複雜度為O(nlogn)的演算法2。考慮歸併排序的某一合併步驟,例如3,4,6,10與2,5,7,8合併,3>2,由於左右半邊各自有序,所以左半邊3之後的元素均>3>2,因此都會與2形成逆序對,所以目前有4個逆序對(3,2)(4,2)(6,2)(10,2),把2劃去,兩個子序列變為3,4,6,10與5,7,8,重複以上過程,即可統計出“新增”逆序對的數目count。這個過程的時間複雜度為O(n)。
演算法2:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <malloc.h>
#define max 100001
long long count=0;
/*合併子序列*/
void Merge(long long r[],long long r1[],int s,int m,int t){
int i=s,j=m+1,k=s;
while(i<=m&&j<=t){
if(r[i]<=r[j])
r1[k++]=r[i++];
else{
r1[k++]=r[j++];
count+=(m-i+1);
}
}
while(i<=m)
r1[k++]=r[i++];
while(j<=t)
r1[k++]=r[j++];
for(i=s;i<=t;i++)
r[i]=r1[i];
}
/*對序列r[s]-r[t]進行歸併排序*/
int MergeSort(long long r[],int s,int t){
int m;
long long r1[max];
if(s==t)
return -1;
else{
m=(s+t)/2;
MergeSort(r,s,m);
MergeSort(r,m+1,t);
Merge(r,r1,s,m,t);
}
}
int main(){
int n,i;
long long *a;//注意使用long long型,以防溢位
scanf("%d",&n);
if(n==0){//如果輸入個數為0,直接輸出0
printf("%d",count);
exit(0);
}
a=(long long *)malloc(n*sizeof(long long));
for(i=0;i<n;i++)
scanf("%lld",&a[i]);
MergeSort(a,0,n-1);
printf("%lld",count);
return 0;
}
注意:為防止溢位,每個變數資料型別一定要慎重選擇!!!