最长递增子序列 - wiki:https://en.wikipedia.org/wiki/Longest_increasing_subsequence

求解最长递增子序列是一道经典的算法题,多数解法是使用动态规划的思想,算法的时间复杂度是 O(n2)

而 Vue.js 内部使用的是维基百科提供的一套「贪心 + 二分查找」的算法,贪心算法的时间复杂度是 O(n),二分查找的时间复杂度是 O(logn),所以它的总时间复杂度是 O(nlogn)

例:给定一个数组:[2, 1, 5, 3, 6, 4, 8, 9, 7],求解它最长递增子序列

最终求得最长递增子序列的值就是 [1, 3, 4, 8, 9]。步骤如下:

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思路:对数组遍历,依次求解长度为 i 时的最长递增子序列,当 i 元素大于 i - 1 的元素时,添加 i 元素并更新最长子序列;否则往前查找直到找到一个比 i 小的元素,然后插在该元素后面并更新对应的最长递增子序列。

这种做法的主要目的是让递增序列的差尽可能的小,从而可以获得更长的递增子序列,这便是一种贪心算法的思想。

源码实现:

function getSequence(arr) {
  const p = arr.slice()
  const result = [0]
  let i, j, u, v, c
  const len = arr.length
  for (i = 0; i < len; i++) {
    const arrI = arr[i]
    if (arrI !== 0) {
      j = result[result.length - 1]
      if (arr[j] < arrI) {
        // 存储在 result 更新前的最后一个索引的值
        p[i] = j
        result.push(i)
        continue
      }
      u = 0
      v = result.length - 1
      // 二分搜索,查找比 arrI 小的节点,更新 result 的值
      while (u < v) {
        c = ((u + v) / 2) | 0
        if (arr[result[c]] < arrI) {
          u = c + 1
        } else {
          v = c
        }
      }
      if (arrI < arr[result[u]]) {
        if (u > 0) {
          p[i] = result[u - 1]
        }
        result[u] = i
      }
    }
  }
  u = result.length
  v = result[u - 1]

  // 回溯数组 p,找到最终的索引
  while (u-- > 0) {
    result[u] = v
    v = p[v]
  }
  return result
}

其中 result 存储的是长度为 i 的递增子序列最小末尾值的索引。比如上述例子的第 9 步,在对数组 p 回溯之前, result 值就是 [1, 3, 4, 7, 9] ,这不是最长递增子序列,它只是存储的对应长度递增子序列的最小末尾。因此在整个遍历过程中会额外用一个数组 p,来存储在每次更新 result 前最后一个索引的值,并且它的 key 是这次要更新的 result 值:

j = result[result.length - 1]
p[i] = j
result.push(i)

result 添加的新值 i 是作为 p 存储 result 最后一个值 jkey。上述例子遍历后 p 的结果如图所示:

图片18.png

result 最后一个元素 9 对应的索引 7 开始回溯,可以看到 p[7] = 6p[6] = 5p[5] = 3p[3] = 1,所以通过对 p 的回溯,得到最终的 result 值是 [1, 3 ,5 ,6 ,7],也就找到最长递增子序列的最终索引了。这里要注意,我们求解的是最长子序列索引值,它的每个元素其实对应的是数组的下标。对于我们的例子而言,[2, 1, 5, 3, 6, 4, 8, 9, 7] 的最长子序列是 [1, 3, 4, 8, 9],而我们求解的 [1, 3 ,5 ,6 ,7] 就是最长子序列中元素在原数组中的下标所构成的新数组。