LIS算法又称最长公共子序列,即找出一组数中最长的子序列,比如我们可以用于判断一个物体是在上升还是下降
如何判断物体是在上升还是下降,单纯用末尾数字-首位数字,可能结果并不准确,因为物体可能是一个抖动形的移动趋势。
我们的航班系统会实时收集飞机的坐标,比如在飞机起飞/降落的时候收集它的坐标位置,因为飞机的起飞或降落不是呈现高度递增或递减的,很有可能是先上升了一段高度,由于气流的原因又下降了一段距离再上升
比如一个我们收集了飞机一段高度数据为:{ 2000, 3125, 3325, 2000, 3325, 4025, 4575, 5625, 6900, 7925, 7950, 7925, 7700, 7275, 7050, 6925, 6500, 6350, 5400, 4825, 3150, 2250 }
使用LIS算法正序求得:{2000 2250 3150 4025 4575 4825 6350 6925 7950 },
逆序求得:{2000 3125 3325 5400 5625 6500 6900 7050 7275 7700 7925 7950}
我们从结果中分析逆序LTS更长,表明飞机是在下降的趋势。
实现源码
public static int[] longestIncreasingSubsequence(int[] arr) { int i, n = arr.length, top, temp; int[] stack = new int[n + 1]; int[] idxes = new int[n]; top = 0; int idx = 0;// 记录LIS序列中元素对应的arr下标,便于修正LIS中下标错位的元素 /* 为了方便top始终指向栈顶,stack从下标1开始使用,stack[0]设置为-1不使用 */ stack[0] = -1; // ----------------------------------- // 一个for循环加一个二分查找,算法时间复杂度是o(NlogN) // ----------------------------------- for (i = 0; i < n; i++) { temp = arr[i]; /* 比栈顶元素大数就入栈 */ if (temp > stack[top]) { stack[++top] = temp; idxes[idx++] = i; } else { int low = 1, high = top; int mid; /* 二分检索栈中比temp大的第一个数 */ while (low <= high) { mid = (low + high) / 2; if (temp > stack[mid]) { low = mid + 1; } else { high = mid - 1; } } /* 用temp替换 */ stack[low] = temp; idxes[low - 1] = i; } } print(idxes); int[] lis = Arrays.copyOfRange(stack, 1, top + 1); print(lis); // 得到递增的最长子序列,但不一定是原数组的最长上升子序列 return lis; }
验证一下:
{ 2000, 3125, 3325, 2000, 3325, 4025, 4575, 5625, 6900, 7925, 7950, 7925, 7700, 7275, 7050, 6925, 6500, 6350, 5400, 4825, 3150, 2250 }