【面试高频题】难度 2.5/5,综合贪心的序列 DP 题

2023-02-27 10:52:01 浏览数 (1)

题目描述

这是 LeetCode 上的「646. 最长数对链」,难度为「中等」

Tag : 「贪心」、「排序」、「二分」、「序列 DP」、「LIS」

给出 n 个数对。 在每一个数对中,第一个数字总是比第二个数字小。

现在,我们定义一种跟随关系,当且仅当 b < c 时,数对

(c, d)

才可以跟在

(a, b)

后面。我们用这种形式来构造一个数对链。

给定一个数对集合,找出能够形成的最长数对链的长度。你不需要用到所有的数对,你可以以任何顺序选择其中的一些数对来构造。

示例:

代码语言:javascript复制
输入:[[1,2], [2,3], [3,4]]

输出:2

解释:最长的数对链是 [1,2] -> [3,4]

提示:

  • 给出数对的个数在
[1, 1000]

范围内。

排序 贪心 DP

起始先将 pairs 根据第一维排升序(或直接双关键字排升序)。

考虑定义

f[i]

为以

pairs[i]

为结尾的最长数对链长度,所有

f[i]

中的最大值为答案。

不失一般性考虑

f[i]

该如何转移:不难发现

f[i]

为所有满足「下标范围在

[0, i - 1]

,且

pairs[j][1] < pairs[i][0]

」条件的

f[j] 1

的最大值。

但实际上,我们只需要从

j = i - 1

开始往回找,找到第一个满足

pairs[j][1] < pairs[i][0]

的位置

j

即可。

容易证明该做法的正确性:假设贪心解(该做法)找到的位置

j

不是最优位置,即存在比

j

更小的合法下标

j'

满足

f[j'] > f[j]

。根据我们的排序规则必然有

pairs[j'][0] <= pairs[j][0]

的性质,则可知

pairs[j]

必然可以代替

pairs[j']

接在原本以

pairs[j']

为结尾的最优数链上(最优数链长度不变,结果不会变差),则至少有

f[j'] = f[j]

代码:

代码语言:javascript复制
class Solution {
    public int findLongestChain(int[][] pairs) {
        Arrays.sort(pairs, (a,b)->a[0]-b[0]);
        int n = pairs.length, ans = 1;
        int[] f = new int[n];
        for (int i = 0; i < n; i  ) {
            f[i] = 1;
            for (int j = i - 1; j >= 0 && f[i] == 1; j--) {
                if (pairs[j][1] < pairs[i][0]) f[i] = f[j]   1;
            }
            ans = Math.max(ans, f[i]);
        }
        return ans;
    }
}
  • 时间复杂度:排序的复杂度为
O(nlog{n})

;不考虑剪枝效果 DP 复杂度为

O(n^2)

。整体复杂度为

O(n^2)
  • 空间复杂度:
O(n)

排序 贪心 DP(优化转移)

根据上述分析,我们知道对于一个特定的

pairs[i]

而言,其所有合法(满足条件

pairs[j][1] < pairs[i][0]

)的前驱状态

f[j]

必然是非单调递增的。

根据 LIS 问题的贪心解的思路,我们可以额外使用一个数组记录下特定长度数链的最小结尾值,从而实现二分找前驱状态。

具体的,创建

g

数组,其中

g[len] = x

代表数链长度为

len

时结尾元素的第二维最小值为

x

如此一来,当我们要找

f[i]

的前驱状态时,等价于在

g

数组中找满足「小于

pairs[i][0]

」的最大下标。同时,我们不再需要显式维护

f

数组,只需要边转移变更新答案即可。

不了解 LIS 问题的同学可以看前置

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