求逆序对的三种方法

求逆序对的三种方法

逆序对的定义:对序列 ,存在 且 ,那么这是一个逆序对

目录

第一种:暴力求解

第二种:归并排序

第三种:树状数组

第一种:暴力求解

暴力,这里我就不写了。

第二种:归并排序

归并排序的原理就是将一个序列无限二分,直到每个部分只有一个元素,那这部分就是有序的了,再对两个元素就行比较排序,分别放入左半部分和右半部分;对左半部分和右半部分分别进行有序插入后合并,如此反复......

例如,我们现在有两个部分:

1 3 5 7 92 4 6 8 10

现在进行合并,对两个部分的第一个数进行比较。

因为 1 < 2,所以将 1 放入临时数组(也就是答案数组),这时临时数组只有一个元素

1

然后因为 3 > 2,所以将 2 放入临时数组,这时临时数组有两个元素

1 2

然后因为 3 < 4,所以将 3 放入临时数组,这是临时数组有三个元素

1 2 3

......

如此反复,最后得到的临时数组有十个元素

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

那么我们再来看一下逆序对是怎么求的,在第三步之后,我们需要比较 4 和 5 的大小,因为 4 小于 5 ,又因为左半部分数组是有序(递增)的,所以左半部分剩下的所有元素均大于 4 ,也就是说左半部分剩下的所有数均可以和 4 构成逆序对,左半部分剩下元素 5 7 9 三个元素,所以对 4 而言,有三个逆序对(5,4)(7,4)(9,4),其余同理......

实现代码:

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS

#include

using namespace std;

#define int long long

int n, ans = 0;

int a[100010], temp[100010];

void merge_pai(int l, int r, int mid) {

int i = l, p = l, j = mid;

while (i < mid && j <= r) {

if (a[i] <= a[j]) temp[p++] = a[i++];

else {

temp[p++] = a[j++];

ans += mid - i;//核心,逆序对在这里

}

}

while (i < mid) temp[p++] = a[i++];//防止a[]中前面的数还没有移完

while (j <= r) temp[p++] = a[j++];//防止a[]中后面的数还没有移完

p = i = l;

while (p <= r) a[i++] = temp[p++];//转移到a[]中

}

void merge_sort(int l, int r) {

if (l < r) {

int mid = (l + r) / 2;

merge_sort(l, mid);

merge_sort(mid + 1, r);

merge_pai(l, r, mid + 1);

}

}

signed main() {

cin >> n;

for (int i = 1; i <= n; i++) cin >> a[i];

merge_sort(1, n);

cout << ans << endl;

}

第三种:树状数组

树状数组的原理我就不阐述了。

树状数组是用来区间求和的,可以快速求出一段区间内的数的和。

那么我们应该怎样利用这个性质呢?

对于一个数,如果比它大的数在它之前出现,那么这是一对逆序对。

那么我们在对某个数进行统计时,我们需要统计一下比它大并且在它之前出现的数,这个时候我们就可以使用 tree 数组进行标记,如果一个数出现过了,我们将相应的 tree 数组标记为 1 ,(例如第一个数为 1 ,那么我们将 tree[1] 标记为 1 ,第二个数为 4 ,那么我们将 tree[4] 标记为1 ......)。

例如,我们对数组进行O(n)遍历,将遍历到的数标记为 1 ,表示出现过

原数组1 4 3 5 6 2遍历第一次后的 tree 数组1 0 0 0 0 0遍历第二次后的 tree 数组1 0 0 1 0 0遍历第三次后的 tree 数组1 0 1 1 0 0遍历第四次后的 tree 数组1 0 1 1 1 0遍历第五次后的 tree 数组1 0 1 1 1 1遍历第六次后的 tree 数组1 1 1 1 1 1

我们在遍历第三次时,此时 = 3,标记 tree[3] = 1, 对区间 [1, 3] 求和,sum[1~3] = tree[1] + tree[2] + tree[3] = 2,然而我们在进行第三次遍历,所以此时应该有三个数,但求和发现范围 1~3目前只有两个数出现过(因为sum[1~3] = 2),说明还有一个数我们没有找到,我们是对区间 [1, 3] 求和,所以还有一个数应该比 3 大并且在 3 之前出现,所以这是一个逆序对,其他同理......

对于第 次遍历()时,如果 ,那么 作为第二个数时的逆序对有 对

实现代码:

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS

#include

using namespace std;

#define int long long

const int N = 5e6 + 10;

int tr[N * 2], n;

int lowbit(int x) {

return x & (-x);

}

void add(int x, int v) {

while (x <= n) {//这里的n是最大值,必要时需要进行离散化

tr[x] += v;

x += lowbit(x);

}

}

int sum(int x) {

int ans = 0;

while (x) {

ans += tr[x];

x -= lowbit(x);

}

return ans;

}

signed main() {

int ans = 0;

cin >> n;

for (int i = 1; i <= n; i++) {

int v; cin >> v;

add(v, 1);

ans += i - sum(v);

}

cout << ans << endl;

}

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