C++如何计算数组的逆序对个数

老明君_8945

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2026-08-21

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逆序对是数组中满足 i arr[j] 的索引对;暴力双重循环时间复杂度 o(n²),n > 10⁵ 时超时,应改用归并排序分治法,在合并时当 arr[i] > arr[j] 批量累加 mid - i + 1。

c++如何计算数组的逆序对个数

什么是逆序对,为什么不能用暴力双重循环

逆序对是指数组中满足 i 且 <code>arr[i] > arr[j] 的索引对 (i, j)。暴力法写两层 for 循环确实能统计,但时间复杂度是 O(n²),当 n 超过 10⁵ 就会超时——这不是理论风险,是实际跑不下去。

真正可行的解法是基于归并排序的分治:在每次合并两个有序子数组时,一旦发现左半边的某个元素大于右半边的当前元素,说明左半边从该位置到末尾的所有元素都大于它,可以批量计数。

归并过程中如何正确累加逆序对数量

关键不是“发现 arr[i] > arr[j] 就加 1”,而是加 mid - i + 1(假设左右子数组范围是 [l, mid] 和 [mid+1, r],当前左指针为 i,右指针为 j)。

  • 因为 left[i] > right[j],而 left[i..mid] 是升序的,所以 left[i], left[i+1], ..., left[mid] 全部 > right[j]
  • 必须在把 right[j] 放入临时数组前就累加,否则会漏掉或重复
  • 只在 left[i] > right[j] 分支里加, 时不加——逆序对定义严格要求“大于”

C++ 实现要点:递归边界、临时数组、long long 防溢出

逆序对总数可能达到 n*(n-1)/2,比如完全逆序的 10⁵ 元素数组,结果约 5×10⁹,int 存不下,必须用 long long。

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  • 递归终止条件是 l >= r,不是 l == r(避免单元素数组误进递归)
  • 临时数组不要在每次递归里 new 或 vector 构造,应复用一个全局/传入的 vector<int>& tmp</int>,否则频繁分配拖慢性能
  • 合并时拷贝回原数组要用 std::copy 或循环,别用 assign,避免越界

示例核心片段:

long long merge_count(vector<int>& arr, vector<int>& tmp, int l, int mid, int r) {
    long long cnt = 0;
    int i = l, j = mid + 1, k = l;
    while (i <h3>容易被忽略的边界和调试技巧</h3>
<p>小数组(如长度 2 或 3)手动验证逻辑是否成立,比看大数组输出更有效;归并过程中的 <code>cnt</code> 累加位置错一位、<code>mid</code> 计算写成 <code>(l + r) / 2</code>(整型溢出)都是高频翻车点。</p>
<ul>
<li>用 <code>int mid = l + (r - l) / 2</code> 替代 <code>(l + r) / 2</code>,防 <code>l+r</code> 溢出</li>
<li>测试用例至少覆盖:空数组、单元素、已排序、完全逆序、含重复元素(如 <code>[2,2,1]</code> —— 逆序对是 2 个,不是 1 个)</li>
<li>如果返回值始终为 0,优先检查是否在 <code>merge_count</code> 外忘了累加左右子问题的返回值</li>
</ul>
<p>归并统计逆序对本质是“修改版归并排序”,所有改动都集中在合并阶段的计数逻辑,其余部分和标准归并一致——别试图在快排或堆排里硬套,那只会绕远。</p></int></int>

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