贪心-最长递增子序列

我帮你把这张笔记里的核心知识点整理成清晰的模块,方便你复习和记忆:


一、题目:最长递增子序列(LIS)

  • 定义 :子序列是从数组中删除(或不删除)元素且不改变剩余元素顺序得到的序列;题目要求是严格递增的子序列。
  • 目标:找到数组中最长的严格递增子序列的长度。
  • 示例 :输入 [10,9,2,5,3,7,101,18] → 输出 4(对应子序列 [2,3,7,101])。

二、算法1:动态规划(DP)解法

  • 时间复杂度:O(n²)

  • 状态表示 :dp[i] 表示以第 i 个元素结尾的所有子序列中,最长递增子序列的长度。

  • 状态转移方程 :

    复制代码
    dp[i] = max(dp[j] + 1)  (其中 j < i 且 nums[j] < nums[i])
  • 核心思路 :对每个位置 i,向前遍历所有 j < i,找到能让 dp[i] 最大的 dp[j],加 1 即为当前位置的最长长度。


三、算法2:贪心 + 二分查找优化解法

  • 时间复杂度:O(n log n)
  • 贪心思想 :
    1. 维护一个数组 tails,其中 tails[x] 表示所有长度为 x+1 的递增子序列中,最后一个元素的最小值。
    2. 核心逻辑:相同长度的子序列,最后一个元素越小,后续越容易接上更大的元素,从而形成更长的子序列。
  • 二分查找的作用 :
    对当前元素 nums[i],在 tails 数组中找到第一个大于等于 nums[i] 的位置 ,并将该位置的值更新为 nums[i];若 nums[i] 比 tails 所有元素都大,则直接追加到末尾。
  • 最终结果 :tails 数组的长度就是最长递增子序列的长度。
  • 关键性质 :tails 数组是严格递增的(可通过直接证明法验证),因此可以用二分查找高效定位。
  • 边界情况 :当 nums[i] > tails[-1] 时,直接追加到 tails 末尾。

四、辅助理解的例子

以数组 [7,3,8,4,7,2,14,13] 为例,tails 数组的变化过程:

  1. 长度 1:[7] → 更新为 [3](3 更小,更优)
  2. 长度 2:[3,8] → 更新为 [3,4](4 比 8 小,更优)
  3. 长度 3:[3,4,7]
  4. 长度 4:[3,4,7,14] → 更新为 [3,4,7,13](13 比 14 小,更优)
    最终 tails 长度为 4,即最长递增子序列长度为 4。

五、注意事项

  • 这是动态规划的经典题目,优化解法需要结合贪心和二分查找。
  • 贪心优化的核心是关注子序列最后一个元素的最小值,而非子序列本身的具体内容。
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