逆序數

逆序數

在一個排列中,如果一對數的前後位置與大小順序相反,即前面的數大於後面的數,那么它們就稱為一個逆序。一個排列中逆序的總數就稱為這個排列的逆序數。一個排列中所有逆序總數叫做這個排列的逆序數。也就是說,對於n個不同的元素,先規定各元素之間有一個標準次序(例如n個 不同的自然數,可規定從小到大為標準次序),於是在這n個元素的任一排列中,當某兩個元素的先後次序與標準次序不同時,就說有1個逆序。一個排列中所有逆序總數叫做這個排列的逆序數。

基本信息

定義

逆序數為偶數的排列稱為 偶排列;逆序數為奇數的排列稱為 奇排列。 如2431中,21,43,41,31是逆序,逆序數是4,為偶排列。

逆序數的計算

直接計數

計算一個排列的逆序數的直接方法是逐個枚舉逆序,同時統計個數。例如在序列 { 2, 4, 3, 1 } 中,逆序依次為 (2,1),(4,3),(4,1),(3,1),因此該序列的逆序數為 4。

Visual Basic 6.0 編寫的示例使用的就是直接計數的方法,函式 NiXushu 返回一個字元串的逆序數。

Private Function NiXuShu(ByVal l As String) As Long '逆序數計算

Dim i As Integer, j As Integer, c As Long

Dim n() As Integer

ReDim n(Len(l))

For i = 1 To Len(l)

n(i) = Val(Mid(l, i, 1))

For j = 1 To i - 1

If n(i) < n(j) Then

c = c + 1

End If

Next j

Next i

NiXuShu = c

End Function

歸併排序

直接計數法雖然簡單直觀,但是其時間複雜度是 O(n^2)。一個更快(但稍複雜)的計算方法是在歸併排序的同時計算逆序數。

下面這個 C++ 編寫的例子演示了計算方法。函式 mergeSort() 返回序列的逆序數。

int is1[n],is2[n];// is1為原數組,is2為臨時數組,n為個人定義的長度

long merge(int low,int mid,int high)

{

int i=low,j=mid+1,k=low;

long count=0;

while(i<=mid&&j<=high)

if(is1[i]<=is1[j])// 此處為穩定排序的關鍵,不能用小於

is2[k++]=is1[i++];

else

{

is2[k++]=is1[j++];

count+=j-k;// 每當後段的數組元素提前時,記錄提前的距離

}

while(i<=mid)

is2[k++]=is1[i++];

while(j<=high)

is2[k++]=is1[j++];

for(i=low;i<=high;i++)// 寫回原數組

is1[i]=is2[i];

return count;

}

long mergeSort(int a,int b)// 下標,例如數組int is[5],全部排序的調用為mergeSort(0,4)

{

if(a<b)

{

int mid=(a+b)/2;

long count=0;

count+=mergeSort(a,mid);

count+=mergeSort(mid+1,b);

count+=merge(a,mid,b);

return count;

}

return 0;

}

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