子序列——最大上升子序列LIS(一)

LeetCode_300_LongestIncreasingSubsequence

子序列问题,自然就是求一系列满足各种条件的子序列,最大上升是典型的一种。
该系列将收集一维二维,以及各种条件的子序列。

题目分析:

有了走楼梯的基础来看,这题可以dp。
方程:另dp[i] 为以i为结尾的LIS长度。则任意的j[0,i) 
  if(nums[i] > nums[j]) 
    dp[i] = max(dp[i], dp[j] + 1);
  else
    dp[i] = 1;
意思是,每新增一个位置为i的数进来,依次和之前的dp[j]比大小,更大,那么等于dp[j] + 1,
由于可能多个最大,所以取最大的存起来。
需要注意的是,因为dp[i]的定义是必须以i结尾,而i结尾的子序列未必是全局的LIS,
所以要有个变量存放出现过得最大值。
是的,这是走楼梯系列不曾出现的,最终结果并不在dp的最后,而在过程之中。
PS:为何这样定义,因为dp找方程的本质就是状态划分,
而以i为结尾的LIS这样的划分,是一个完备的划分,
它包含了所有可能的LIS。

解法一:直接dp

public static int lengthOfLIS(int[] nums) {
    int dp[] = new int[nums.length];
    Arrays.fill(dp, 1);
    int max = 0;
    for (int i = 0; i < nums.length; ++i) {
        for (int j = 0; j < i; ++j) {
            if (nums[i] > nums[j]) {
                dp[i] = Math.max(dp[i], dp[j] + 1);
            }
        }
        max = Math.max(max, dp[i]);
    }
    return max;
}

解法二:dp + 二分

/**
 * 本题属于子序列中的特殊题,特殊就特殊在上升,有序很容易想到二分。
 * 思考:我们能否用一个结构维护出目前搜索到的上升序列 便于我们新增长度。
 * 方案:维护一个有序数组,当新来的数大于最后一个,直接加入。
 * 否则替换中间第一个严格大于新来数的数。
 * 查找替换数的过程即可二分。那么数组长度既是结果。
 * java 数组扩容不便 与使用了index
 * PS:dp数组中结果并非最终结果,只是一个便于搜索的中间结果。
 */
public static int lengthOfLIS2(int[] nums) {
    int len = nums.length;
    int dp[] = new int[len];
    int index = 0;
    for(int i = 0;i < len;i++){
        if(i == 0){
            dp[index++] = nums[i];
        }else if(nums[i] > dp[index - 1]){
            dp[index++] = nums[i];
        }else{
            int left = 0, right = index - 1;
            while (left < right){
                int mid = left + (right - left) / 2;
                if(dp[mid] < nums[i])
                    left = mid + 1;
                else
                    right = mid;
            }
            dp[left] = nums[i];
        }
    }
    return index;
}
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