C++如何查找数组中的最长增长子序列长度

星降

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2026-08-04

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原创

lis指子序列而非连续子数组,元素下标递增但可不连续;如[10,9,2,5,3,7,101,18]的lis长度为4;常见错误是误用连续递增判断;o(n²)dp解法定义dp[i]为以arr[i]结尾的lis长度。

c++如何查找数组中的最长增长子序列长度

最长增长子序列(LIS)不是“连续子数组”

很多人一看到“数组中找最长增长序列”,第一反应是用双指针扫连续递增段——但 LIS 指的是**子序列**(元素可不连续,但下标必须递增),比如 [10, 9, 2, 5, 3, 7, 101, 18] 的 LIS 是 [2, 3, 7, 18][2, 5, 7, 101],长度为 4。这点不厘清,代码永远跑不对。

常见错误现象:for 循环里只比较 arr[i] > arr[i-1],结果算出来是连续递增长度(比如上面例子会返回 2),而非真正 LIS 长度。

O(n²) 动态规划解法:适合理解与小规模数据

核心思路:定义 dp[i] 表示以 arr[i] 结尾的最长增长子序列长度。对每个 i,往前遍历所有 j ,若 <code>arr[j] ,就尝试更新 <code>dp[i] = max(dp[i], dp[j] + 1)

  • dp 数组初始全为 1(每个元素自身构成长度为 1 的子序列)
  • 必须从左到右逐个计算 dp[i],因为依赖更小下标的 dp[j]
  • 最终答案是 *max_element(dp.begin(), dp.end()),不是 dp.back()

示例片段:

vector<int> arr = {10, 9, 2, 5, 3, 7, 101, 18};
vector<int> dp(arr.size(), 1);
for (int i = 1; i 

<h3>O(n log n) 二分优化:必须用 <code>lower_bound</code>,不是 <code>upper_bound</code>
</h3>
<p>这个方法维护一个辅助数组 <code>tails</code>,其中 <code>tails[k]</code> 存放长度为 <code>k+1</code> 的所有 LIS 中**末尾最小的值**。它不存真实子序列,只用于推导长度。</p><div class="aritcle_card flexRow artxards">
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											</div>
										</div>
<p>关键点在于插入逻辑:</p>
<ul>
<li>遇到新数 <code>x</code>,用 <code>lower_bound(tails.begin(), tails.end(), x)</code> 找第一个 ≥ <code>x</code> 的位置</li>
<li>把该位置替换为 <code>x</code>(保持 <code>tails</code> 严格递增)</li>
<li>如果 <code>x</code> 比所有元素都大,就 <code>push_back(x)</code>,此时 <code>tails.size()</code> 就是当前 LIS 长度</li>
</ul>
<p>错误做法:用 <code>upper_bound</code> 或手写二分时边界写错(比如 <code>left = 0, right = tails.size()</code> 但循环条件漏掉 =),会导致替换位置偏移,长度计算错误。</p>
<p>正确示例:</p>
<pre class="brush:php;toolbar:false;">
vector<int> tails;
for (int x : arr) {
    auto it = lower_bound(tails.begin(), tails.end(), x);
    if (it == tails.end()) {
        tails.push_back(x);
    } else {
        *it = x;
    }
}
int ans = tails.size(); // → 4
</int>

注意输入边界和类型:空数组、重复元素、负数都 OK

lower_bound 版本天然支持重复元素(因为找的是 ≥,重复时会覆盖前一个相同值,不影响长度),也兼容负数和空输入。

  • 空数组:tails 保持为空,tails.size() 返回 0 —— 正确
  • 全等数组如 [5,5,5]tails 始终只存一个 5,长度为 1 —— 符合“增长”(严格递增)定义
  • 若题目要求“非降序”(允许相等),需改用 upper_bound 并调整逻辑,但标准 LIS 定义是严格递增

真正容易被忽略的是:这个算法只返回长度,不构造实际子序列。如果后续需要还原路径,得回到 O(n²) DP 并额外记录 parent 数组 —— 别指望 tails 能反推出来。

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