【模板】O(nlongn)求LIS

合理运用单调性降低复杂度

平常用的都是O(n^2)的dp求LIS（最长不下降子序列）
这里介绍O(nlogn)的算法

分析

• 对于可能出现的x<y<i且A[y]<A[x]<A[i]，则x相对于y更有潜力
  • 因为接下来可能出现A[y]<A[z]<A[x]而x<z<i；
• 我们以f[i]表示前i个数中的LIS最长长度；
  • 当出现f[x]==f[y]时，就应该选择x而不会是y
• 我们可以得到以下思想
  • 首先根据f[]值分类，记录满足f[t]=k的最小的值a[t],记d[k]=min{a[t]},f[t]=k.
  • 1.发现d[k]在计算过程中单调不上升
  • 2.d[1]<d[2]<...<d[k] (反证) 1 2 3 8 4 7
• 由此得到解法
  • 设当前最长递增子序列为len,考虑元素a[i];
  • 若d[len]<a[i],则len++，并将d[len]=a[i];否则,在d[0-len]中二分查找,找到第一个比它小的元素d[k],并令d[k+1]=a[i]

代码

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cstring>
using namespace std;
const int N = 41000;
int a[N];       //a[i] 原始数据
int d[N];       //d[i] 长度为i的递增子序列的最小值
int BinSearch(int key, int* d, int low, int high) {
    while(low<=high) {
        int mid = (low+high)>>1;
        if(key>d[mid] && key<=d[mid+1])
            return mid;
        else if(key>d[mid]) low=mid+1;
        else high=mid-1;
    }
    return 0;
}
int LIS(int* a, int n, int* d) {
    int i,j;
    d[1]=a[1];
    int len=1;        //递增子序列长度
    for(i=2; i<=n; i++) {
        if(d[len]<a[i]) j=++len;
        else j=BinSearch(a[i],d,1,len)+1;
        d[j]=a[i];
    }
    return len;
}
int main() {
    int t;
    int p;
    scanf("%d",&t);
    while(t--)
    {
        scanf("%d",&p);
        for(int i = 1; i <= p; i++)    scanf("%d",&a[i]);
        printf("%d\n",LIS(a,p,d));
    }
    return 0;
}

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