【综合笔试题】难度 3/5，多解法 LIS 问题

输入：envelopes = [[5,4],[6,4],[6,7],[2,3]]

输出：3

解释：最多信封的个数为 3, 组合为: [2,3] => [5,4] => [6,7]。

输入：envelopes = [[1,1],[1,1],[1,1]]

输出：1

class Solution {
    public int maxEnvelopes(int[][] es) {
        int n = es.length;
        if (n == 0) return n;
        // 因为我们在找第 i 件物品的前一件物品时，会对前面的 i - 1 件物品都遍历一遍，因此第二维（高度）排序与否都不影响
        Arrays.sort(es, (a, b)->a[0]-b[0]);
        int[] f = new int[n]; // f(i) 为考虑前 i 个物品，并以第 i 个物品为结尾的最大值
        int ans = 1;
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            // 对于每个 f[i] 都满足最小值为 1
            f[i] = 1; 
            // 枚举第 i 件物品的前一件物品，
            for (int j = i - 1; j >= 0; j--) {
                // 只要有满足条件的前一件物品，我们就尝试使用 f[j] + 1 更新 f[i]
                if (check(es, j, i)) {
                    f[i] = Math.max(f[i], f[j] + 1);
                }
            }
            // 在所有的 f[i] 中取 max 作为 ans
            ans = Math.max(ans, f[i]);
        }
        return ans;
    }
    boolean check(int[][] es, int mid, int i) {
        return es[mid][0] < es[i][0] && es[mid][1] < es[i][1];
    }
}

class Solution {
    public int maxEnvelopes(int[][] es) {
        int n = es.length;
        if (n == 0) return n;
        // 由于我们使用了 g 记录高度，因此这里只需将 w 从小到达排序即可
        Arrays.sort(es, (a, b)->a[0] - b[0]);
        // f(i) 为考虑前 i 个物品，并以第 i 个物品为结尾的最大值
        int[] f = new int[n]; 
        // g(i) 记录的是长度为 i 的最长上升子序列的最小「信封高度」
        int[] g = new int[n]; 
        // 因为要取 min，用一个足够大（不可能）的高度初始化
        Arrays.fill(g, Integer.MAX_VALUE); 
        g[0] = 0;
        int ans = 1;
        for (int i = 0, j = 0, len = 1; i < n; i++) {
            // 对于 w 相同的数据，不更新 g 数组
            if (es[i][0] != es[j][0]) {
                // 限制 j 不能越过 i，确保 g 数组中只会出现第 i 个信封前的「历史信封」
                while (j < i) {
                    int prev = f[j], cur = es[j][1];
                    if (prev == len) {
                        // 与当前长度一致了，说明上升序列多增加一位
                        g[len++] = cur;
                    } else {
                        // 始终保留最小的「信封高度」，这样可以确保有更多的信封可以与其行程上升序列
                        // 举例：同样是上升长度为 5 的序列，保留最小高度为 5 记录（而不是保留任意的，比如 10），这样之后高度为 7 8 9 的信封都能形成序列；
                        g[prev] = Math.min(g[prev], cur);
                    }
                    j++;
                }
            }

            // 二分过程
            // g[i] 代表的是上升子序列长度为 i 的「最小信封高度」
            int l = 0, r = len;
            while (l < r) {
                int mid = l + r >> 1;
                // 令 check 条件为 es[i][1] <= g[mid]（代表 w 和 h 都严格小于当前信封）
                // 这样我们找到的就是满足条件，最靠近数组中心点的数据（也就是满足 check 条件的最大下标）
                // 对应回 g[] 数组的含义，其实就是找到 w 和 h 都满足条件的最大上升长度
                if (es[i][1] <= g[mid]) {
                    r = mid;
                } else {
                    l = mid + 1;
                }
            }
            // 更新 f[i] 与答案
            f[i] = r;
            ans = Math.max(ans, f[i]);
        }
        return ans;
    }
}

class Solution {
    int[] tree;
    int lowbit(int x) {
        return x & -x;
    }

    public int maxEnvelopes(int[][] es) {
        int n = es.length;
        if (n == 0) return n;

        // 由于我们使用了 g 记录高度，因此这里只需将 w 从小到达排序即可
        Arrays.sort(es, (a, b)->a[0] - b[0]);

        // 先将所有的 h 进行离散化
        Set<Integer> set = new HashSet<>();
        for (int i = 0; i < n; i++) set.add(es[i][1]);
        int cnt = set.size();
        int[] hs = new int[cnt];
        int idx = 0;
        for (int i : set) hs[idx++] = i;
        Arrays.sort(hs);
        for (int i = 0; i < n; i++) es[i][1] = Arrays.binarySearch(hs, es[i][1]) + 1;

        // 创建树状数组
        tree = new int[cnt + 1];

        // f(i) 为考虑前 i 个物品，并以第 i 个物品为结尾的最大值
        int[] f = new int[n]; 
        int ans = 1;
        for (int i = 0, j = 0; i < n; i++) {
            // 对于 w 相同的数据，不更新 tree 数组
            if (es[i][0] != es[j][0]) {
                // 限制 j 不能越过 i，确保 tree 数组中只会出现第 i 个信封前的「历史信封」
                while (j < i) {
                    for (int u = es[j][1]; u <= cnt; u += lowbit(u)) {
                        tree[u] = Math.max(tree[u], f[j]);
                    }
                    j++;
                }
            }
            f[i] = 1;
            for (int u = es[i][1] - 1; u > 0; u -= lowbit(u)) {
                f[i] = Math.max(f[i], tree[u] + 1);
            }
            ans = Math.max(ans, f[i]);
        }
        return ans;
    }
}