C++如何利用动态规划求解最长递增子序列(LIS)

云丽姑娘_5968

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2026-07-25

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原创

因为dp[i]定义为“以nums[i]结尾的最长递增子序列长度”,才能确保状态可转移:j

c++如何利用动态规划求解最长递增子序列(lis)

为什么 dp[i] 定义成“以 nums[i] 结尾的最长递增子序列长度”是关键

因为只有这样,状态才能被后续位置复用:dp[j](j )可直接参与转移,而若定义为“前 <code>i 个元素的 LIS 长度”,就无法保证末尾对齐,没法安全转移。

常见错误是把 dp[i] 当成全局最优,结果在更新时漏掉“必须以当前元素结尾”这一约束,导致转移逻辑错乱。

  • dp[i] 初始值设为 1(每个元素自身构成长度为 1 的递增子序列)
  • 对每个 i,需遍历所有 j ,仅当 <code>nums[j] 时才考虑 <code>dp[j] + 1
  • 最终答案不是 dp[n-1],而是 max(dp[0], dp[1], ..., dp[n-1])

如何写出正确且易读的 O(n²) DP 循环

核心是两层嵌套:外层定终点 i,内层找合法前驱 j。顺序不能反,否则 dp[j] 还没算好。

vector<int> dp(n, 1);
for (int i = 1; i 
<p>注意:<code>dp[i]</code> 只依赖更小下标的 <code>dp[j]</code>,所以从左到右扫描安全;但若数组为空,要提前判 <code>n == 0</code>,否则 <code>max_element</code> 行为未定义。</p><div class="aritcle_card flexRow artxards">
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										</div>

<h3>为什么 <code>lower_bound</code> 能把时间优化到 O(n log n)</h3>
<p>本质是维护一个“可能成为某长度 LIS 结尾的最小值”数组 —— 它天然有序,支持二分。每次用 <code>nums[i]</code> 去替换第一个 ≥ 它的数,等价于“尝试延长某个已有长度的序列,或更新该长度的结尾下界”。</p>
<ul>
<li>不存完整子序列,只存每个长度对应的最小结尾值,数组严格递增</li>
<li>
<code>lower_bound(tails.begin(), tails.end(), nums[i])</code> 找到第一个不能接在 <code>nums[i]</code> 后面的位置</li>
<li>若找到末尾,则 push_back;否则直接覆盖该位置,保持数组长度不变但结尾更小</li>
<li>最终 <code>tails.size()</code> 就是 LIS 长度(但 <code>tails</code> 不是实际子序列)</li>
</ul>
<h3>容易被忽略的边界和类型细节</h3>
<p>用 <code>vector<int></int></code> 存 <code>tails</code> 时,<code>lower_bound</code> 返回的是迭代器,别忘了减 <code>begin()</code> 转成下标;若用 <code>int</code> 存长度,遇到空输入要返回 0,而不是访问 <code>tails[0]</code>。</p>
<p>另外,C++ 中 <code>lower_bound</code> 要求容器已排序,而我们每次插入/覆盖都维持了单调性,所以没问题;但若误用 <code>upper_bound</code>,会破坏贪心策略 —— 因为我们要找的是“第一个不允许接续的位置”,不是“第一个严格大于的位置”。</p>
<p>真正难的不是写对模板,而是理解 <code>tails[k]</code> 的含义:它不代表某个真实子序列的第 <code>k</code> 个元素,而是所有长度为 <code>k+1</code> 的递增子序列中,最小可能的结尾值。</p></int>

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