前往小程序,Get更优阅读体验!
立即前往
首页
学习
活动
专区
工具
TVP
发布
社区首页 >专栏 >剑指offer | 面试题38:数组中的逆序对

剑指offer | 面试题38:数组中的逆序对

作者头像
千羽
发布2022-02-23 15:33:49
9710
发布2022-02-23 15:33:49
举报
文章被收录于专栏:程序员千羽程序员千羽

死磕算法系列文章

  1. 干货 | 手撕十大经典排序算法
  2. 剑指offer | 认识面试
  3. 剑指offer | 面试题2:实现Singleton模式
  4. 剑指offer | 面试题3:二维数组的查找
  5. 剑指offer | 面试题4:替换空格
  6. 剑指offer | 面试题5:从尾到头打印链表
  7. 剑指offer | 面试题6:重建二叉树
  8. 剑指offer | 面试题7:用两个栈实现队列
  9. 剑指offer | 面试题8:旋转数组的最小数字
  10. 剑指offer | 面试题9:斐波那契数列
  11. 剑指offer | 面试题10:青蛙跳台阶问题
  12. 剑指offer | 面试题11:矩阵覆盖
  13. 剑指offer | 面试题12:二进制中1的个数
  14. 剑指offer | 面试题13:数值的整数次方
  15. 剑指offer | 面试题14:打印从1到最大的n位数
  16. 剑指offer | 面试题15:删除链表的节点
  17. 剑指offer | 面试题16:将数组中的奇数放在偶数前
  18. 剑指offer | 面试题17:链表中倒数第k个节点
  19. 剑指offer | 面试题18:反转链表
  20. 剑指offer | 面试题19:合并两个有序链表
  21. 剑指offer | 面试题20:判断二叉树A中是否包含子树B
  22. 剑指offer | 面试题21:二叉树的镜像
  23. 剑指offer | 面试题22:顺时针打印矩阵
  24. 剑指offer | 面试题23:包含min函数的栈
  25. 剑指offer | 面试题24:栈的压入、弹出序列
  26. 剑指offer | 面试题25:从上到下打印二叉树
  27. 剑指offer | 面试题26:二叉搜索树的后序遍历序列
  28. 剑指offer | 面试题27:二叉树中和为某一值的路径
  29. 剑指offer | 面试题28:复杂链表的复制
  30. 剑指offer | 面试题29:二叉搜索树转换为双向链表
  31. 剑指offer | 面试题30:字符串的排列
  32. 剑指offer | 面试题31:数组中出现次数超过一半的数字
  33. 剑指offer | 面试题32:最小的k个数
  34. 剑指offer | 面试题33:连续子数组的最大和
  35. 剑指offer | 面试题34:1~n 整数中 1 出现的次数
  36. 剑指offer | 面试题35:把数组排成最小的数
  37. 剑指offer | 面试题36:丑数
  38. 剑指offer | 面试题37:第一个只出现一次的字符

Leetcode : https://leetcode-cn.com/problems/di-yi-ge-zhi-chu-xian-yi-ci-de-zi-fu-lcof

GitHub : https://github.com/nateshao/leetcode/blob/main/algo-notes/src/main/java/com/nateshao/sword_offer/topic_38_reversePairs/Solution.java

剑指 Offer 51. 数组中的逆序对

题目描述 :在数组中的两个数字,如果前面一个数字大于后面的数字,则这两个数字组成一个逆序对。输入一个数组,求出这个数组中的逆序对的总数。 难度:困难

示例 1:

代码语言:javascript
复制
输入: [7,5,6,4]
输出: 5

方法1:暴力破解

使用两层 for 循环枚举所有的数对,逐一判断是否构成逆序关系。

代码语言:javascript
复制
/**
 * 暴力破解
 * @param nums
 * @return
 */
public static int reversePairs1(int[] nums) {
    int cnt = 0;
    int len = nums.length;
    for (int i = 0; i < len - 1; i++) {
        for (int j = i + 1; j < len; j++) {
            if (nums[i] > nums[j]) {
                cnt++;
            }
        }
    }
    return cnt;
}

复杂度分析

  • 时间复杂度:O(N^2) ,这里 N 是数组的长度;
  • 空间复杂度:O(1)

方法二:归并排序

先归并,再统计逆序对的个数。

「归并排序」与「逆序对」是息息相关的。归并排序体现了 “分而治之” 的算法思想,具体为:

  • 分:不断将数组从中点位置划分开(即二分法), 将整个数组的排序问题转化为子数组的排序问题;
  • 治:划分到子数组长度为1时,开始向上合并,不断将较短排序数组合并为较长排序数组,直至合 并至原数组时完成排序;

“如下图所示,为数组 [7, 3, 2, 6, 0, 1, 5, 4]的归并排序过程。

合并阶段 本质上是 合并两个排序数组 的过程,而每当遇到 左子数组当前元素 > 右子数组当前元素 时,意味着 「左子数组当前元素 至 末尾元素」 与 「右子数组当前元素」 构成了若干 「逆序对」 。

“如下图所示,为左子数组 [2, 3, 6, 7] 与 右子数组 [0, 1, 4, 5] 的合并与逆序对统计过程。

思路流程:

merge_ sort() 归并排序与逆序对统计:

  1. 终止条件:当 l ≥ r 时,代表子数组长度为 1,此时终止划分;
  2. 递归划分:计算数组中点 m,递归划分左子数组merge_ sort(1, m)和右子数组merge_ sort(m + 1,r) ;
  3. 合并与逆序对统计:
    • 当i=m+1时:代表左子数组已合并完,因此添加右子数组当前元素tmp[i],并执行 j=j+1;
    • 否则,当j=r+1时:代表右子数组已合并完,因此添加左子数组当前元素tmp[i] ,并 执行i=i+1 ;
    • 否则,当tmp[i]≤tmp[j]时:添加左子数组当前元素tmp[i], 并执行i=i+ 1;
    • 否则(即tmp[i]> tmp[j]) 时:添加右子数组当前元素tmp[j],并执行j=j+1 ;此时 构成m-i+1个「逆序对」,统计添加至 res ;
    1. 暂存数组 nums 躯间 [i,r] 内的元素至辅助数组tmp ;
    2. 循环合并:设置双指针i, j分别指向左/子数组的首元素;
  4. 返回值:返回直至目前的逆序对总数res ; reversePairs() 主函数:
    1. 初始化:辅助数组tmp,盱合并阶段暂存元素;
    2. 返回值:执行归并排序merge_ sort() , 并返回逆序对总数即可; 如下图所际,为数组[7, 3,2, 6, 0,1, 5, 4]的归并排序与逆序对统计过程。

复杂度分析:

  • 时间复杂度O(NlogN) :中N为数组长度;归并排序使用O(N log N)时间;
  • 空间复杂度O(N) :辅助数组tmp占用O(N)大小的额外空间;

代码:

代码语言:javascript
复制
package com.nateshao.sword_offer.topic_38_reversePairs;

/**
 * @date Created by 邵桐杰 on 2021/12/14 20:45
 * @微信公众号 程序员千羽
 * @个人网站 www.nateshao.cn
 * @博客 https://nateshao.gitee.io
 * @GitHub https://github.com/nateshao
 * @Gitee https://gitee.com/nateshao
 * Description: 剑指 Offer 51. 数组中的逆序对
 * 在数组中的两个数字,如果前面一个数字大于后面的数字,则这两个数字组成一个逆序对。
 * 输入一个数组,求出这个数组中的逆序对的总数。
 * <p>
 * 思路:本质是归并排序,在比较时加入全局变量 count 进行记录逆序对的个数,若
 * data[start] >= data[index] ,则 count 值为 mid+1-start
 */
public class Solution {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {7, 5, 6, 4};
        System.out.println("reversePairs(arr) = " + reversePairs(arr));//reversePairs(arr) = 5
        System.out.println("reversePairs1(arr) = " + reversePairs1(arr));
    }

    /**
     * 暴力破解
     *
     * @param nums
     * @return
     * https://leetcode-cn.com/problems/shu-zu-zhong-de-ni-xu-dui-lcof/solution/bao-li-jie-fa-fen-zhi-si-xiang-shu-zhuang-shu-zu-b/
     */
    public static int reversePairs1(int[] nums) {
        int cnt = 0;
        int len = nums.length;
        for (int i = 0; i < len - 1; i++) {
            for (int j = i + 1; j < len; j++) {
                if (nums[i] < nums[j]) {
                    cnt++;
                }
            }
        }
        return cnt;
    }

    /************** k神 **************/
    int[] nums, tmp;
    public int reversePairs2(int[] nums) {
        this.nums = nums;
        tmp = new int[nums.length];
        return mergeSort(0, nums.length - 1);
    }
    private int mergeSort(int l, int r) {
        // 终止条件
        if (l >= r) return 0;
        // 递归划分
        int m = (l + r) / 2;
        int res = mergeSort(l, m) + mergeSort(m + 1, r);
        // 合并阶段
        int i = l, j = m + 1;
        for (int k = l; k <= r; k++)
            tmp[k] = nums[k];
        for (int k = l; k <= r; k++) {
            if (i == m + 1)
                nums[k] = tmp[j++];
            else if (j == r + 1 || tmp[i] <= tmp[j])
                nums[k] = tmp[i++];
            else {
                nums[k] = tmp[j++];
                res += m - i + 1; // 统计逆序对
            }
        }
        return res;
    }



    /************* 剑指offer *****************/
    private static int count = 0;

    public static int reversePairs(int[] array) {
        if (array == null) return 0;
        mergeSort(array, 0, array.length - 1);
        return count;
    }

    private static void mergeSort(int[] data, int start, int end) {
        int mid = (start + end) / 2;
        if (start < end) {
            mergeSort(data, start, mid);
            mergeSort(data, mid + 1, end);
            merge(data, start, mid, end);
        }
    }

    private static void merge(int[] data, int start, int mid, int end) {
        int arr[] = new int[end - start + 1];
        int c = 0;
        int s = start;
        int index = mid + 1;
        while (start <= mid && index <= end) {
            if (data[start] < data[index]) {
                arr[c++] = data[start++];
            } else {
                arr[c++] = data[index++];
                count += mid + 1 - start;
                count %= 1000000007;
            }
        }
        //把左边剩余的数移入数组
        while (start <= mid) {
            arr[c++] = data[start++];
        }
        //把右边剩余的数移入数组
        while (index <= end) {
            arr[c++] = data[index++];
        }
        //把新数组中的数覆盖nums数组
        for (int d : arr) {
            data[s++] = d;
        }
    }
}

https://leetcode-cn.com/problems/shu-zu-zhong-de-ni-xu-dui-lcof/solution/jian-zhi-offer-51-shu-zu-zhong-de-ni-xu-pvn2h/

本文参与 腾讯云自媒体分享计划,分享自微信公众号。
原始发表:2022-01-16,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

本文分享自 千羽的编程时光 微信公众号,前往查看

如有侵权,请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。

本文参与 腾讯云自媒体分享计划  ,欢迎热爱写作的你一起参与!

评论
登录后参与评论
0 条评论
热度
最新
推荐阅读
目录
  • 剑指 Offer 51. 数组中的逆序对
  • 方法1:暴力破解
  • 方法二:归并排序
领券
问题归档专栏文章快讯文章归档关键词归档开发者手册归档开发者手册 Section 归档