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  • 动态规划-最长非降子序列

    一个序列有N个数:A[1],A[2],…,A[N],求出最长非降子序列的长度。 (讲DP基本都会讲到的一个问题LIS:longest increasing subsequence)

    正如上面我们讲的,面对这样一个问题,我们首先要定义一个“状态”来代表它的子问题, 并且找到它的解。注意,大部分情况下,某个状态只与它前面出现的状态有关, 而独立于后面的状态。

    让我们沿用“入门”一节里那道简单题的思路来一步步找到“状态”和“状态转移方程”。 假如我们考虑求A[1],A[2],…,A[i]的最长非降子序列的长度,其中i<N, 那么上面的问题变成了原问题的一个子问题(问题规模变小了,你可以让i=1,2,3等来分析) 然后我们定义d(i),表示前i个数中以A[i]结尾的最长非降子序列的长度。OK, 对照“入门”中的简单题,你应该可以估计到这个d(i)就是我们要找的状态。 如果我们把d(1)到d(N)都计算出来,那么最终我们要找的答案就是这里面最大的那个。 状态找到了,下一步找出状态转移方程。

    为了方便理解我们是如何找到状态转移方程的,我先把下面的例子提到前面来讲。 如果我们要求的这N个数的序列是:

    5,3,4,8,6,7
    

    根据上面找到的状态,我们可以得到:(下文的最长非降子序列都用LIS表示)

    • 前1个数的LIS长度d(1)=1(序列:5)
    • 前2个数的LIS长度d(2)=1(序列:3;3前面没有比3小的)
    • 前3个数的LIS长度d(3)=2(序列:3,4;4前面有个比它小的3,所以d(3)=d(2)+1)
    • 前4个数的LIS长度d(4)=3(序列:3,4,8;8前面比它小的有3个数,所以 d(4)=max{d(1),d(2),d(3)}+1=3)
    • 前5个数的LIS长度d(5)=3(序列:3,4,6;)
    • 前六个数的LIS长度d(6)=4(序列:3,4,7,7)

    OK,分析到这,我觉得状态转移方程已经很明显了,如果我们已经求出了d(1)到d(i-1), 那么d(i)可以用下面的状态转移方程得到:

    d(i) = max{1, d(j)+1},其中j<i,A[j]<=A[i]
    

    用大白话解释就是,想要求d(i),就把i前面的各个子序列中, 最后一个数不大于A[i]的序列长度加1,然后取出最大的长度即为d(i)。 当然了,有可能i前面的各个子序列中最后一个数都大于A[i],那么d(i)=1, 即它自身成为一个长度为1的子序列。

    参考代码为:

    public class Lis {
    
    	public static void main(String[] args) {
    		// TODO Auto-generated method stub
    int [] num={5,3,4,8,6,7};
    System.out.print(liss(num));
    	}
    	public static int  liss(int num[]){
    		int len=1;
    		int []res=new int[num.length];
    	    for(int i=0; i<num.length; ++i){
    	        res[i] = 1;
    	        for(int j=0; j<i; ++j)
    	            if(num[j]<=num[i] && res[j]+1>res[i])
    	                res[i] = res[j] + 1;
    	        if(res[i]>len) len = res[i];
    	    }
    		return len;
    	
    	}
    }
    
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