编程中的逆序数怎么求的

时间:2025-03-04 15:59:29 明星趣事

在编程中,求逆序数的方法有多种,每种方法都有其特点和适用场景。下面将介绍几种常见的求逆序数的方法,包括暴力法、归并排序法、分治算法以及直接计数法。

暴力法

暴力法是最简单直接的方法,通过两层循环遍历数列中的每一对数,比较它们的大小关系。如果前面的数大于后面的数,则构成一个逆序对。这种方法的时间复杂度为 O(n^2),适用于小规模数据的逆序数计算。

归并排序法

归并排序法在排序的同时计算逆序数,时间复杂度为 O(nlogn)。在归并排序的过程中,通过比较和合并两个有序的子序列,可以统计出逆序对的数量。具体方法是将序列分成两个子序列,分别计算每个子序列的逆序数,然后再计算合并过程中产生的逆序数,最后将两个子序列合并成一个有序序列。

分治算法

分治算法的思想也是通过递归地将问题分解为更小的子问题,然后合并子问题的解来求解原问题。定义一个函数 count_reverse,用来计算逆序数。该函数接收一个数列作为参数,返回逆序对的个数。在 count_reverse 函数中,首先判断数列的长度是否小于等于1,如果是,则直接返回0。然后将数列平分为两个子序列 left 和 right,递归调用 count_reverse 函数,分别对 left 和 right 进行求逆序数操作,得到两个子序列的逆序对个数。定义一个变量 count,用来记录两个子序列之间的逆序对个数。利用双指针的方式,遍历 left 和 right,将两个子序列合并成一个有序序列,并在合并的过程中统计逆序对的个数。

直接计数法

直接计数法虽然简单直观,但是其时间复杂度是 O(n^2)。一个更快(但稍复杂)的计算方法是在归并排序的同时计算逆序数。在归并排序的过程中,每当后段的数组元素提前时,记录提前的距离,即为逆序对的数量。

示例代码

```cpp

include

include

using namespace std;

long merge(vector& arr, vector& temp, int low, int mid, int high) {

int i = low, j = mid + 1, k = low;

long count = 0;

while (i <= mid - 1 && j <= high) {

if (arr[i] <= arr[j]) {

temp[k++] = arr[i++];

} else {

temp[k++] = arr[j++];

count += (mid - i); // 逆序对数量更新

}

}

while (i <= mid - 1) {

temp[k++] = arr[i++];

}

while (j <= high) {

temp[k++] = arr[j++];

}

for (i = low; i <= high; i++) {

arr[i] = temp[i];

}

return count;

}

long mergeSort(vector& arr, vector& temp, int low, int high) {

int mid;

long count = 0;

if (high > low) {

mid = (high + low) / 2;

count = mergeSort(arr, temp, low, mid);

count += mergeSort(arr, temp, mid + 1, high);

count += merge(arr, temp, low, mid + 1, high);

}

return count;

}

long countInversions(vector& arr) {

int n = arr.size();

vector temp(n);

return mergeSort(arr, temp, 0, n - 1);

}

int main() {

vector arr = {2, 4, 3, 1};

cout << "逆序数: " << countInversions(arr) << endl;

return 0;

}

```

总结

以上介绍了几种常见的求逆序数的方法,包括暴力法、归并排序法、分治算法以及直接计数法。每种方法都有其优缺点,选择合适的方法可以根据具体需求和数据规模来决定。在实际编程中,还可以根据具体情况对算法进行优化,以提高计算效率。