首页 > 技术文章 > AcWing算法提高课【第一章动态规划2】最长上升子序列模型

Iamcookieandyou 2021-04-15 13:21 原文

1017. 怪盗基德的滑翔翼

怪盗基德是一个充满传奇色彩的怪盗,专门以珠宝为目标的超级盗窃犯。

而他最为突出的地方,就是他每次都能逃脱中村警部的重重围堵,而这也很大程度上是多亏了他随身携带的便于操作的滑翔翼。

有一天,怪盗基德像往常一样偷走了一颗珍贵的钻石,不料却被柯南小朋友识破了伪装,而他的滑翔翼的动力装置也被柯南踢出的足球破坏了。

不得已,怪盗基德只能操作受损的滑翔翼逃脱。

假设城市中一共有N幢建筑排成一条线,每幢建筑的高度各不相同。

初始时,怪盗基德可以在任何一幢建筑的顶端。

他可以选择一个方向逃跑,但是不能中途改变方向(因为中森警部会在后面追击)。

因为滑翔翼动力装置受损,他只能往下滑行(即:只能从较高的建筑滑翔到较低的建筑)。

他希望尽可能多地经过不同建筑的顶部,这样可以减缓下降时的冲击力,减少受伤的可能性。

请问,他最多可以经过多少幢不同建筑的顶部(包含初始时的建筑)?

输入格式

输入数据第一行是一个整数K,代表有K组测试数据。

每组测试数据包含两行:第一行是一个整数N,代表有N幢建筑。第二行包含N个不同的整数,每一个对应一幢建筑的高度h,按照建筑的排列顺序给出。

输出格式

对于每一组测试数据,输出一行,包含一个整数,代表怪盗基德最多可以经过的建筑数量。

数据范围

1K1001≤K≤100,
1N1001≤N≤100,
0<h<100000<h<10000

输入样例:

3
8
300 207 155 299 298 170 158 65
8
65 158 170 298 299 155 207 300
10
2 1 3 4 5 6 7 8 9 10

输出样例:

6
6
9

 

  分析:

显然,这是一道很裸的最长上升子序问题。

我们只需要先正着做一遍最长上升子序,然后将数组翻转在做一遍最长上升子序就OK了

  代码:

  

 1 //那就是求一遍最长上升子序,然后将数组翻转再求一边最长上升子序
 2 #include <bits/stdc++.h>
 3 using namespace std;
 4 
 5 const int N = 110;
 6 
 7 int n;
 8 int w[N];
 9 int f[N];
10 
11 void work()
12 {
13     cin >> n;
14     
15     int ans = 0;
16     for (int i = 1; i <= n; i ++ )
17     {
18         cin >> w[i];
19         f[i] = 1;
20         for (int j = 1; j < i; j ++ )
21             if (w[i] > w[j])
22                 f[i] = max(f[i], f[j] + 1);
23  
24         ans = max(f[i], ans);
25     }
26     
27     reverse(w + 1, w + 1 + n);
28     
29     for (int i = 1; i <= n; i ++ )
30     {
31         f[i] = 1;
32         for (int j = 1; j < i; j ++ )
33             if (w[i] > w[j])
34                 f[i] = max(f[i], f[j] + 1);
35 
36         ans = max(f[i], ans);
37     }
38     
39     cout << ans << endl;
40 }
41 int main()
42 {
43     int T; cin >> T;
44     while (T -- )
45     {
46         work();
47     }
48 }
View Code

 1014. 登山

五一到了,ACM队组织大家去登山观光,队员们发现山上一个有N个景点,并且决定按照顺序来浏览这些景点,即每次所浏览景点的编号都要大于前一个浏览景点的编号。

同时队员们还有另一个登山习惯,就是不连续浏览海拔相同的两个景点,并且一旦开始下山,就不再向上走了。

队员们希望在满足上面条件的同时,尽可能多的浏览景点,你能帮他们找出最多可能浏览的景点数么?

输入格式

第一行包含整数N,表示景点数量。

第二行包含N个整数,表示每个景点的海拔。

输出格式

输出一个整数,表示最多能浏览的景点数。

数据范围

2N10002≤N≤1000

输入样例:

8
186 186 150 200 160 130 197 220

输出样例:

4

 

  分析:

  还是一道裸的单调上升子序问题,正着求一边,倒着求一边。

  代码:

 1 //正着求一遍最长上升子序并存起来,反着求一边最长上升子序,并计算总序列长度
 2 #include <bits/stdc++.h>
 3 
 4 using namespace std;
 5 
 6 const int N = 1010;
 7 
 8 int n;
 9 int a[N];
10 int f[N], g[N];
11 int ans;
12 
13 int main()
14 {
15     cin >> n;
16     for (int i = 1; i <= n; i ++ ) cin >> a[i];
17     
18     for (int i = 1; i <= n; i ++ )
19     {
20         f[i] = 1;
21         for (int j = 1; j < i; j ++ )
22             if (a[i] > a[j])
23                 f[i] = max(f[i], f[j] + 1);
24     }
25     
26     for (int i = n; i >= 1; i -- )
27     {
28         g[i] = 1;
29         for (int j = n; j > i; j -- )
30             if (a[i] > a[j])
31                 g[i] = max(g[i], g[j] + 1);
32         
33         ans = max(ans, f[i] + g[i] - 1);
34     }
35     
36     cout << ans << endl;
37     
38     return 0;
39 }
View Code

 482. 合唱队形

题目:

NN 位同学站成一排,音乐老师要请其中的 (NK)(N−K) 位同学出列,使得剩下的 KK 位同学排成合唱队形。     

合唱队形是指这样的一种队形:设 KK 位同学从左到右依次编号为 12K1,2…,K,他们的身高分别为 T1T2TKT1,T2,…,TK,  则他们的身高满足 T1<<Ti>Ti+1>>TK(1iK)T1<…<Ti>Ti+1>…>TK(1≤i≤K)。     

你的任务是,已知所有 NN 位同学的身高,计算最少需要几位同学出列,可以使得剩下的同学排成合唱队形。

输入格式

输入的第一行是一个整数 NN,表示同学的总数。

第二行有 NN 个整数,用空格分隔,第 ii 个整数 TiTi 是第 ii 位同学的身高(厘米)。

输出格式

输出包括一行,这一行只包含一个整数,就是最少需要几位同学出列。

数据范围

2N1002≤N≤100,
130Ti230130≤Ti≤230

输入样例:

8
186 186 150 200 160 130 197 220

输出样例:

4

分析

裸题,最长上升子序,正反来一下

代码:

 1 #include <bits/stdc++.h>
 2 
 3 using namespace std;
 4 
 5 const int N = 110;
 6 
 7 int n;
 8 int a[N];
 9 int f[N], g[N];
10 
11 int main()
12 {
13     cin >> n;
14     
15     for (int i = 1; i <= n; i ++ )
16     {
17         f[i] = 1;
18         cin >> a[i];
19         for (int j = 1; j < i; j ++ )
20             if (a[i] > a[j])
21                 f[i] = max(f[i], f[j] + 1);
22     }
23     
24     int ans = 0;
25     for (int i = n; i >= 1; i -- )
26     {
27         g[i] = 1;
28         for (int j = n; j > i; j -- )
29             if (a[i] > a[j])
30                 g[i] = max(g[i], g[j] + 1);
31         
32         ans = max(ans, f[i] + g[i] - 1);
33     }
34     
35     cout << n - ans << endl;
36     
37     return 0;
38 }
View Code

1012. 友好城市

题目:

Palmia国有一条横贯东西的大河,河有笔直的南北两岸,岸上各有位置各不相同的N个城市。

北岸的每个城市有且仅有一个友好城市在南岸,而且不同城市的友好城市不相同。

每对友好城市都向政府申请在河上开辟一条直线航道连接两个城市,但是由于河上雾太大,政府决定避免任意两条航道交叉,以避免事故。

编程帮助政府做出一些批准和拒绝申请的决定,使得在保证任意两条航线不相交的情况下,被批准的申请尽量多。

输入格式

第1行,一个整数N,表示城市数。

第2行到第n+1行,每行两个整数,中间用1个空格隔开,分别表示南岸和北岸的一对友好城市的坐标。

输出格式

仅一行,输出一个整数,表示政府所能批准的最多申请数。

数据范围

1N50001≤N≤5000,
0xi100000≤xi≤10000

输入样例:

7
22 4
2 6
10 3
15 12
9 8
17 17
4 2

输出样例:

4

 分析:

又是一个裸的最长上升子序问题,我们发现,将一条边按照升序排序,另一边的求一下最长上升子序就OK了。

为什么呢?为什么这么想呢?

首先,这题和顺序无关,(排布排序对题目结果无影响),那么我们就给他排个序。

我们发现,只有当递增的时候,才不会有交叉,如果出现交叉,就不合法了,那么,很显然,求最长上升子序。

代码:

 1 //这不还是求最长单调上升子序嘛
 2 #include <bits/stdc++.h>
 3 
 4 using namespace std;
 5 
 6 const int N = 5010;
 7 
 8 struct Node 
 9 {
10     int x, y; 
11     
12     bool operator< (const Node &W) const 
13     {
14         return x < W.x;
15     }
16 }a[N];
17 
18 int n;
19 int f[N];
20 
21 int main()
22 {
23     cin >> n;
24     for (int i = 1; i <= n; i ++ )  
25     {
26         int x, y; cin >> x >> y;
27         a[i] = {x, y};
28     }
29     
30     sort(a + 1, a + n + 1);
31     
32     // for (int i = 1; i <= n; i ++ ) cout << a[i].x << ' ' << a[i].y << endl;
33     int ans = 0;
34     for (int i = 1; i <= n; i ++ ) 
35     {
36         f[i] = 1;
37         for (int j = 1; j < i; j ++ )
38             if (a[i].y > a[j].y)
39                 f[i] = max(f[i], f[j] + 1);
40         ans = max(ans, f[i]);
41     }
42     
43     cout << ans << endl;
44     
45     return 0;
46 }
View Code

 1016. 最大上升子序列和

一个数的序列 bibi,当 b1<b2<<bSb1<b2<…<bS 的时候,我们称这个序列是上升的。

对于给定的一个序列(a1,a2,,aNa1,a2,…,aN),我们可以得到一些上升的子序列(ai1,ai2,,aiKai1,ai2,…,aiK),这里1i1<i2<<iKN1≤i1<i2<…<iK≤N。

比如,对于序列(1,7,3,5,9,4,8),有它的一些上升子序列,如(1,7),(3,4,8)等等。

这些子序列中和最大为18,为子序列(1,3,5,9)的和。

你的任务,就是对于给定的序列,求出最大上升子序列和。

注意,最长的上升子序列的和不一定是最大的,比如序列(100,1,2,3)的最大上升子序列和为100,而最长上升子序列为(1,2,3)。

输入格式

输入的第一行是序列的长度N。

第二行给出序列中的N个整数,这些整数的取值范围都在0到10000(可能重复)。

输出格式

输出一个整数,表示最大上升子序列和。

数据范围

1N10001≤N≤1000

输入样例:

7
1 7 3 5 9 4 8

输出样例:

18

分析:

还是裸的最长上升子序的题,只不过将这里维护的信息变成了和的最大值,而不是长度

代码:

 1 //大概还是模板吧,现在维护的不再是长度了,而是最大值,更换下属性就OK了吧
 2 #include <bits/stdc++.h>
 3 
 4 using namespace std;
 5 
 6 const int N = 1010;
 7 
 8 int n;
 9 int w[N];
10 int f[N];
11 
12 int main()
13 {
14     cin >> n;
15     int ans = 0;
16     for (int i = 1; i <= n; i ++ )
17     {
18         cin >> w[i];
19         f[i] = w[i];
20         for (int j = 1; j < i; j ++ )
21             if (w[i] > w[j])
22                 f[i] = max(f[i], f[j] + w[i]);
23                 
24         ans = max(ans, f[i]);
25     }
26     
27     cout << ans << endl;
28     
29     return 0;
30 }
View Code

1010. 拦截导弹

题目

某国为了防御敌国的导弹袭击,发展出一种导弹拦截系统。

但是这种导弹拦截系统有一个缺陷:虽然它的第一发炮弹能够到达任意的高度,但是以后每一发炮弹都不能高于前一发的高度。

某天,雷达捕捉到敌国的导弹来袭。

由于该系统还在试用阶段,所以只有一套系统,因此有可能不能拦截所有的导弹。

输入导弹依次飞来的高度(雷达给出的高度数据是不大于30000的正整数,导弹数不超过1000),计算这套系统最多能拦截多少导弹,如果要拦截所有导弹最少要配备多少套这种导弹拦截系统。

输入格式

共一行,输入导弹依次飞来的高度。

输出格式

第一行包含一个整数,表示最多能拦截的导弹数。

第二行包含一个整数,表示要拦截所有导弹最少要配备的系统数。

数据范围

雷达给出的高度数据是不大于 3000030000 的正整数,导弹数不超过 10001000。

输入样例:

389 207 155 300 299 170 158 65

输出样例:

6
2

分析:

第一问就是最长上升子序的小变形,第二个就是一个贪心的思想。

第一个不用多说,很直白,第二问,就是最贪心的考虑,如果有一个拦截导弹的现有高度大于等于当前导弹高度,那就可以拦截他。

我们贪心的考虑,尽可能用更少的拦截导弹,也就是让拦截导弹拦截的更多,那就将他放到一个大于等于导弹高度的,且所有拦截导弹中最小的一个就OK了。如果不存在就开一个新的拦截导弹。

代码:

 1 //最长下降子序,加上二分一下最小的大于当前数的值,并替换
 2 #include <bits/stdc++.h>
 3 
 4 using namespace std;
 5 
 6 const int N = 1010;
 7 
 8 int n;
 9 int a[N];
10 int f[N];
11 int q[N];
12 int main()
13 {   
14     string line; 
15     getline(cin, line);
16     stringstream ssin(line);
17     while (ssin >> a[++ n]);
18     
19     // for (int i = 0; i <= n; i ++ ) cout << a[i] << ' ';
20     // cout << endl;
21     int ans = 0;
22     for (int i = 1; i <= n; i ++ ) {
23         for (int j = 1; j < i; j ++ ) 
24             if (a[i] <= a[j]) 
25                 f[i] = max(f[i], f[j] + 1);
26         ans = max(ans, f[i]);
27     }
28     
29     //思想,就是替换掉大于等于他的第一个数,如果没有比他大的,就新开一个
30     int cnt = 0;
31     for (int i = 1; i <= n; i ++ )
32     {
33         if (i == 1) q[cnt ++ ] = a[i];
34         else
35         {
36             int pos = lower_bound(q, q + cnt, a[i]) - q;
37             // cout << pos << ' ' << cnt << ' ' << q[pos] << endl;
38             if (pos >= cnt) q[cnt ++ ] = a[i];
39             else q[pos] = a[i];
40         }
41     }
42     cout << ans << endl;
43     cout << cnt << endl;
44 }
View Code

187. 导弹防御系统

题目:

为了对抗附近恶意国家的威胁,RR 国更新了他们的导弹防御系统。

一套防御系统的导弹拦截高度要么一直 严格单调 上升要么一直 严格单调 下降。

例如,一套系统先后拦截了高度为 33 和高度为 44 的两发导弹,那么接下来该系统就只能拦截高度大于 44 的导弹。

给定即将袭来的一系列导弹的高度,请你求出至少需要多少套防御系统,就可以将它们全部击落。

输入格式

输入包含多组测试用例。

对于每个测试用例,第一行包含整数 nn,表示来袭导弹数量。

第二行包含 nn 个不同的整数,表示每个导弹的高度。

当输入测试用例 n=0n=0 时,表示输入终止,且该用例无需处理。

输出格式

对于每个测试用例,输出一个占据一行的整数,表示所需的防御系统数量。

数据范围

1n501≤n≤50

输入样例:

5
3 5 2 4 1
0 

输出样例:

2

样例解释

对于给出样例,最少需要两套防御系统。

一套击落高度为 3,43,4 的导弹,另一套击落高度为 5,2,15,2,1 的导弹。

分析:

这一题有上一题变形而来,不再是只有拦截单调下降的防御系统了,而是可以拦截单调上升的或者拦截单调下降的两种情况。

那么我们可以用贪心的思想,每次尝试将当前高度的导弹,放到单调上升和单调下降的防御系统中。

然后,分别看,当前导弹需要新开辟一个系统还是放在已有的系统中。

这个过程需要贪心来考虑。 

代码:

 1 //就是问一个序列可以拆分成最少多少个子序列,这些子序列的合法条件是,要么严格单调上升,要么严格单调下降
 2 #include <bits/stdc++.h>
 3 
 4 using namespace std;
 5 
 6 const int N = 60;
 7 
 8 int n;
 9 int a[N];
10 int up[N], down[N];
11 //up是单调递减的,down是单调递增的
12 bool dfs(int depth, int u, int su, int sd)
13 {
14   if (depth < su + sd) return false;
15   if (u == n) return true;
16 
17   bool flag = true;
18   for (int i = 1; i <= su; i ++ )
19     if (up[i] < a[u])
20     {
21       int t = up[i];
22       up[i] = a[u];
23       if (dfs(depth, u + 1, su, sd)) return true;
24       up[i] = t;
25       flag = false;
26       break;
27     }
28 
29   if (flag)
30   {
31     up[su + 1] = a[u];
32     if (dfs(depth, u + 1, su + 1, sd)) return true;
33   }
34 
35   flag = true;
36   for (int i = 1; i <= sd; i ++ )
37     if (down[i] > a[u])
38     {
39       int t = down[i];
40       down[i] = a[u];
41       if (dfs(depth, u + 1, su, sd)) return true;
42       down[i] = t;
43       flag = false;
44       break;
45     }
46   if (flag)
47   {
48     down[sd + 1] = a[u];
49     if (dfs(depth, u + 1, su, sd + 1)) return true;
50   }
51   return false;
52 }
53 void work()
54 {
55   for (int i = 0; i < n; i ++ ) cin >> a[i];
56 
57   //迭代加深,depth为导弹总数
58   int depth = 0;
59   while(!dfs(depth, 0, 0, 0)) depth ++ ;
60   cout << depth << endl;
61 }
62 
63 int main()
64 {
65   while (cin >> n, n)
66   {
67     work();
68   }
69   return 0;
70 }
View Code

 

272. 最长公共上升子序列

题目:

熊大妈的奶牛在小沐沐的熏陶下开始研究信息题目。

小沐沐先让奶牛研究了最长上升子序列,再让他们研究了最长公共子序列,现在又让他们研究最长公共上升子序列了。

小沐沐说,对于两个数列 AA 和 BB,如果它们都包含一段位置不一定连续的数,且数值是严格递增的,那么称这一段数是两个数列的公共上升子序列,而所有的公共上升子序列中最长的就是最长公共上升子序列了。

奶牛半懂不懂,小沐沐要你来告诉奶牛什么是最长公共上升子序列。

不过,只要告诉奶牛它的长度就可以了。

数列 AA 和 BB 的长度均不超过 30003000。

输入格式

第一行包含一个整数 NN,表示数列 ABA,B 的长度。

第二行包含 NN 个整数,表示数列 AA。

第三行包含 NN 个整数,表示数列 BB。

输出格式

输出一个整数,表示最长公共上升子序列的长度。

数据范围

1N30001≤N≤3000,序列中的数字均不超过 2311231−1。

输入样例:

4
2 2 1 3
2 1 2 3

输出样例:

2

分析:

这个题目,是最长上升子序列和最长公共子序列的结合题。

我们可以将这个题按照这两个题目的要求,将三重循环给写出来,然后我们可以通过观察状态转移来讲代码优化到二重循环。

代码:

最长公共字串的代码

 1 //为了更好的联系知识点,这里先放入我们最长公共字串的代码
 2 #include <iostream>
 3 #include <cstdio>
 4 #include <cstring>
 5 #include <algorithm>
 6 
 7 using namespace std;
 8 
 9 const int N = 1010;
10 
11 int n, m;
12 char a[N], b[N];
13 int f[N][N];//表示字符串a以i结尾,字符转以j结尾的最长的匹配长度
14 
15 int main()
16 {
17     cin >> n >> m;
18     cin >> a + 1 >> b + 1;
19     
20     for (int i = 1; i <= n; i ++ ) 
21     {
22         for (int j = 1; j <= m; j ++ )
23         {
24             if (a[i] == b[j]) f[i][j] = max(f[i][j], f[i - 1][j - 1] + 1);
25             else f[i][j] = max(f[i - 1][j], f[i][j - 1]);
26         }
27     }
28     
29     cout << f[n][m] << endl;
30     
31     return 0;
32 }
View Code

最长上升子序列的代码

 1 #include <iostream>
 2 #include <cstdio>
 3 #include <cstring>
 4 #include <algorithm>
 5 
 6 using namespace std;
 7 
 8 const int N = 1010;
 9 
10 int n;
11 int a[N];
12 int f[N];//含义:表示以i结尾的最长上升子序列的最长长度
13 
14 int main()
15 {
16     cin >> n;
17     
18     int ans = 0;
19     for (int i = 1; i <= n; i ++ )
20     {
21         cin >> a[i];
22         f[i] = 1;
23         for (int j = 1; j < i; j ++ ) 
24             if (a[i] > a[j]) 
25                 f[i] = max(f[i], f[j] + 1);
26         ans = max(ans, f[i]);
27     }
28     
29     cout << ans << endl;
30     
31     return 0;
32 }
View Code

 最长公共上升子序列

三for代码

 1 #include <iostream>
 2 #include <cstdio>
 3 #include <cstring>
 4 #include <algorithm>
 5 
 6 using namespace std;
 7 
 8 const int N = 3010;
 9 
10 int n;
11 int a[N], b[N];
12 int f[N][N];
13 
14 int main()
15 {
16     cin >> n;
17     for (int i = 1; i <= n; i ++ ) cin >> a[i];
18     for (int i = 1; i <= n; i ++ ) cin >> b[i];
19     
20     for (int i = 1; i <= n; i ++ ) 
21         for (int j = 1; j <= n; j ++ ) 
22             if (a[i] == b[j])
23             {
24                 for (int k = 0; k < j; k ++ )//从0开始,相当于表示当前f为1了
25                     if (b[k] < a[i])
26                         f[i][j] = max(f[i][j], f[i - 1][k] + 1);
27             }
28             else f[i][j] = f[i - 1][j];
29     
30     int ans = 0;
31     for (int i = 1; i <= n; i ++ ) 
32         ans = max(ans, f[n][i]);
33     cout << ans << endl;
34     return 0;
35 }
View Code

二for代码

在三for代码中,我们发现第三重for循环,是基于当出现a[i] == b[j]的时候,然后,k从b[0]遍历到了b[j-1],找到了f[i][1~j-1]的最大值。

我们发现,第二层循环j从1到n的时候,第一层循环i是一个定值,所以条件b[k]<a[i]是固定的。因此当j增加1的时候,k的范围也是只是

从1<=k<j变到了0<=k<j+1,所以我们只需要O(1)的检查整数j是否会进入决策集合就OK了,那么我们用一个数val,表示每一次决策的时候

当前的1~j-1的最大值就OK了。

 1 #include <iostream>
 2 #include <cstdio>
 3 #include <cstring>
 4 #include <algorithm>
 5 
 6 using namespace std;
 7 
 8 const int N = 3010;
 9 
10 int n;
11 int a[N], b[N];
12 int f[N][N];//含义:表示以a[i]结尾的,第二维以b[j]结尾的最长公共上升子串的长度
13 
14 int main()
15 {
16     cin >> n;
17     for (int i = 1; i <= n; i ++ ) cin >> a[i];
18     for (int i = 1; i <= n; i ++ ) cin >> b[i];
19     
20     for (int i = 1; i <= n; i ++ )
21     {
22         int val = f[i - 1][0];
23         for (int j = 1; j <= n; j ++ ) 
24         {
25             //最长公共子串
26             if (a[i] == b[j]) f[i][j] = val + 1;
27             else f[i][j] = f[i - 1][j];
28             //找到最大的val,最长上升子串
29             if (b[j] < a[i]) val = max(val, f[i - 1][j]);
30         }
31     }
32     
33     int ans = 0;
34     for (int i = 1; i <= n; i ++ ) ans = max(ans, f[n][i]);
35     cout << ans << endl;
36     
37     return 0;    
38 }
View Code

 

推荐阅读