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最長の交互サブシーケンス

シーケンス {X1 X2 .. Xn} は、その要素が次の関係のいずれかを満たしている場合、交互シーケンスです。 

  X1< X2 >X3< X4 >X5< …. xn or 
  X1 > X2< X3 >X4< X5 >…。 xn

例:



入力： arr[] = {1 5 4}
出力： 3
説明： 配列全体の形式は x1 です。< x2 >×3 

入力： arr[] = {10 22 9 33 49 50 31 60}
出力： 6
説明： 部分列 {10 22 9 33 31 60} または
{10 22 9 49 31 60} または {10 22 9 50 31 60}
長さ 6 の最長部分列です

推奨される実践方法 最長の交互サブシーケンス 試してみてください!

注記： この問題は、 最長増加部分列問題 ただし、これで最適な下部構造特性を見つけるにはさらに考える必要があります。

を使用した最長の交互サブシーケンス 動的プログラミング :

この問題を解決するには、次のアイデアに従ってください。

この問題には最適な部分構造と重複する部分問題があるため、動的プログラミング手法を使用して解決します。

キャット・ティンプの体重はどれくらいですか

問題を解決するには、次の手順に従ってください。

  • A に長さ N の配列が与えられるとします。 
  • las[i][0] にインデックス i で終わる最長の交互サブシーケンスが含まれ、最後の要素が前の要素より大きくなるように、2D 配列 las[n][2] を定義します。 
  • las[i][1] にはインデックス i で終わる最長の交互サブシーケンスが含まれており、最後の要素が前の要素よりも小さい場合、それらの間には次の漸化関係があります。  

ラス[i][0] = 最長の交互サブシーケンスの長さ 
                  インデックス i で終わり、最後の要素の方が大きい
                  前の要素よりも

[i][1] = 最長の交互サブシーケンスの長さ 
                  インデックス i で終わり、最後の要素の方が小さい
                  前の要素よりも

再帰的な定式化:

SQLでさまざまなテーブルから列を選択する方法

   las[i][0] = 最大 (las[i][0] las[j][1] + 1); 
                  すべてのjのために< i and A[j] < A[i] 

   las[i][1] = 最大 (las[i][1] las[j][0] + 1); 
                 すべてのjのために< i and A[j] >A[i]

  • 最初の再帰関係は、位置 i にいて、この要素が前の要素よりも大きくなければならない場合、このシーケンス (i まで) が大きくなるように要素 j を選択しようとするという事実に基づいています (< i) such that A[j] < A[i] i.e. A[j] can become A[i]’s previous element and las[j][1] + 1 is bigger than las[i][0] then we will update las[i][0]. 
  • 代替プロパティを満たすために las[j][0] + 1 ではなく las[j][1] + 1 を選択したことに注意してください。 las[j][0] では最後の要素が前の要素より大きく、A[i] が A[j] より大きいため、更新すると代替プロパティが壊れてしまいます。したがって、上記の事実は最初の漸化関係を導き出し、2 番目の漸化関係についても同様の議論を行うことができます。 

上記のアプローチの実装を以下に示します。

C++ 
// C++ program to find longest alternating // subsequence in an array #include    using namespace std; // Function to return max of two numbers int max(int a int b) { return (a > b) ? a : b; } // Function to return longest alternating // subsequence length int zzis(int arr[] int n) {  /*las[i][0] = Length of the longest  alternating subsequence ending at  index i and last element is greater  than its previous element  las[i][1] = Length of the longest  alternating subsequence ending  at index i and last element is  smaller than its previous element */  int las[n][2];  // Initialize all values from 1  for (int i = 0; i < n; i++)  las[i][0] = las[i][1] = 1;  // Initialize result  int res = 1;  // Compute values in bottom up manner  for (int i = 1; i < n; i++) {  // Consider all elements as  // previous of arr[i]  for (int j = 0; j < i; j++) {  // If arr[i] is greater then  // check with las[j][1]  if (arr[j] < arr[i]  && las[i][0] < las[j][1] + 1)  las[i][0] = las[j][1] + 1;  // If arr[i] is smaller then  // check with las[j][0]  if (arr[j] > arr[i]  && las[i][1] < las[j][0] + 1)  las[i][1] = las[j][0] + 1;  }  // Pick maximum of both values at index i  if (res < max(las[i][0] las[i][1]))  res = max(las[i][0] las[i][1]);  }  return res; } // Driver code int main() {  int arr[] = { 10 22 9 33 49 50 31 60 };  int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);  cout << 'Length of Longest alternating '  << 'subsequence is ' << zzis(arr n);  return 0; } // This code is contributed by shivanisinghss2110
C 
// C program to find longest alternating subsequence in // an array #include  #include  // function to return max of two numbers int max(int a int b) { return (a > b) ? a : b; } // Function to return longest alternating subsequence length int zzis(int arr[] int n) {  /*las[i][0] = Length of the longest alternating  subsequence ending at index i and last element is  greater than its previous element las[i][1] = Length of  the longest alternating subsequence ending at index i  and last element is smaller than its previous element  */  int las[n][2];  /* Initialize all values from 1 */  for (int i = 0; i < n; i++)  las[i][0] = las[i][1] = 1;  int res = 1; // Initialize result  /* Compute values in bottom up manner */  for (int i = 1; i < n; i++) {  // Consider all elements as previous of arr[i]  for (int j = 0; j < i; j++) {  // If arr[i] is greater then check with  // las[j][1]  if (arr[j] < arr[i]  && las[i][0] < las[j][1] + 1)  las[i][0] = las[j][1] + 1;  // If arr[i] is smaller then check with  // las[j][0]  if (arr[j] > arr[i]  && las[i][1] < las[j][0] + 1)  las[i][1] = las[j][0] + 1;  }  /* Pick maximum of both values at index i */  if (res < max(las[i][0] las[i][1]))  res = max(las[i][0] las[i][1]);  }  return res; } /* Driver code */ int main() {  int arr[] = { 10 22 9 33 49 50 31 60 };  int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);  printf(  'Length of Longest alternating subsequence is %dn'  zzis(arr n));  return 0; }
Java 
// Java program to find longest // alternating subsequence in an array import java.io.*; class GFG {  // Function to return longest  // alternating subsequence length  static int zzis(int arr[] int n)  {  /*las[i][0] = Length of the longest  alternating subsequence ending at  index i and last element is  greater than its previous element  las[i][1] = Length of the longest  alternating subsequence ending at  index i and last element is  smaller than its previous  element */  int las[][] = new int[n][2];  /* Initialize all values from 1 */  for (int i = 0; i < n; i++)  las[i][0] = las[i][1] = 1;  int res = 1; // Initialize result  /* Compute values in bottom up manner */  for (int i = 1; i < n; i++) {  // Consider all elements as  // previous of arr[i]  for (int j = 0; j < i; j++) {  // If arr[i] is greater then  // check with las[j][1]  if (arr[j] < arr[i]  && las[i][0] < las[j][1] + 1)  las[i][0] = las[j][1] + 1;  // If arr[i] is smaller then  // check with las[j][0]  if (arr[j] > arr[i]  && las[i][1] < las[j][0] + 1)  las[i][1] = las[j][0] + 1;  }  /* Pick maximum of both values at  index i */  if (res < Math.max(las[i][0] las[i][1]))  res = Math.max(las[i][0] las[i][1]);  }  return res;  }  /* Driver code*/  public static void main(String[] args)  {  int arr[] = { 10 22 9 33 49 50 31 60 };  int n = arr.length;  System.out.println('Length of Longest '  + 'alternating subsequence is '  + zzis(arr n));  } } // This code is contributed by Prerna Saini
Python3 
# Python3 program to find longest # alternating subsequence in an array # Function to return max of two numbers def Max(a b): if a > b: return a else: return b # Function to return longest alternating # subsequence length def zzis(arr n):  '''las[i][0] = Length of the longest   alternating subsequence ending at  index i and last element is greater  than its previous element  las[i][1] = Length of the longest   alternating subsequence ending   at index i and last element is  smaller than its previous element''' las = [[0 for i in range(2)] for j in range(n)] # Initialize all values from 1 for i in range(n): las[i][0] las[i][1] = 1 1 # Initialize result res = 1 # Compute values in bottom up manner for i in range(1 n): # Consider all elements as # previous of arr[i] for j in range(0 i): # If arr[i] is greater then # check with las[j][1] if (arr[j] < arr[i] and las[i][0] < las[j][1] + 1): las[i][0] = las[j][1] + 1 # If arr[i] is smaller then # check with las[j][0] if(arr[j] > arr[i] and las[i][1] < las[j][0] + 1): las[i][1] = las[j][0] + 1 # Pick maximum of both values at index i if (res < max(las[i][0] las[i][1])): res = max(las[i][0] las[i][1]) return res # Driver Code arr = [10 22 9 33 49 50 31 60] n = len(arr) print('Length of Longest alternating subsequence is' zzis(arr n)) # This code is contributed by divyesh072019
C# 
// C# program to find longest // alternating subsequence // in an array using System; class GFG {  // Function to return longest  // alternating subsequence length  static int zzis(int[] arr int n)  {  /*las[i][0] = Length of the  longest alternating subsequence  ending at index i and last  element is greater than its  previous element  las[i][1] = Length of the longest  alternating subsequence ending at  index i and last element is  smaller than its previous  element */  int[ ] las = new int[n 2];  /* Initialize all values from 1 */  for (int i = 0; i < n; i++)  las[i 0] = las[i 1] = 1;  // Initialize result  int res = 1;  /* Compute values in  bottom up manner */  for (int i = 1; i < n; i++) {  // Consider all elements as  // previous of arr[i]  for (int j = 0; j < i; j++) {  // If arr[i] is greater then  // check with las[j][1]  if (arr[j] < arr[i]  && las[i 0] < las[j 1] + 1)  las[i 0] = las[j 1] + 1;  // If arr[i] is smaller then  // check with las[j][0]  if (arr[j] > arr[i]  && las[i 1] < las[j 0] + 1)  las[i 1] = las[j 0] + 1;  }  /* Pick maximum of both  values at index i */  if (res < Math.Max(las[i 0] las[i 1]))  res = Math.Max(las[i 0] las[i 1]);  }  return res;  }  // Driver Code  public static void Main()  {  int[] arr = { 10 22 9 33 49 50 31 60 };  int n = arr.Length;  Console.WriteLine('Length of Longest '  + 'alternating subsequence is '  + zzis(arr n));  } } // This code is contributed by anuj_67.
PHP 
 // PHP program to find longest  // alternating subsequence in  // an array // Function to return longest // alternating subsequence length function zzis($arr $n) { /*las[i][0] = Length of the   longest alternating subsequence   ending at index i and last element   is greater than its previous element  las[i][1] = Length of the longest   alternating subsequence ending at   index i and last element is   smaller than its previous element */ $las = array(array()); /* Initialize all values from 1 */ for ( $i = 0; $i < $n; $i++) $las[$i][0] = $las[$i][1] = 1; $res = 1; // Initialize result /* Compute values in  bottom up manner */ for ( $i = 1; $i < $n; $i++) { // Consider all elements  // as previous of arr[i] for ($j = 0; $j < $i; $j++) { // If arr[i] is greater then  // check with las[j][1] if ($arr[$j] < $arr[$i] and $las[$i][0] < $las[$j][1] + 1) $las[$i][0] = $las[$j][1] + 1; // If arr[i] is smaller then // check with las[j][0] if($arr[$j] > $arr[$i] and $las[$i][1] < $las[$j][0] + 1) $las[$i][1] = $las[$j][0] + 1; } /* Pick maximum of both  values at index i */ if ($res < max($las[$i][0] $las[$i][1])) $res = max($las[$i][0] $las[$i][1]); } return $res; } // Driver Code $arr = array(10 22 9 33 49 50 31 60 ); $n = count($arr); echo 'Length of Longest alternating ' . 'subsequence is ' zzis($arr $n) ; // This code is contributed by anuj_67. ?>
JavaScript 
<script>  // Javascript program to find longest  // alternating subsequence in an array    // Function to return longest  // alternating subsequence length  function zzis(arr n)  {  /*las[i][0] = Length of the longest  alternating subsequence ending at  index i and last element is  greater than its previous element  las[i][1] = Length of the longest  alternating subsequence ending at  index i and last element is  smaller than its previous  element */  let las = new Array(n);  for (let i = 0; i < n; i++)  {  las[i] = new Array(2);  for (let j = 0; j < 2; j++)  {  las[i][j] = 0;  }  }  /* Initialize all values from 1 */  for (let i = 0; i < n; i++)  las[i][0] = las[i][1] = 1;  let res = 1; // Initialize result  /* Compute values in bottom up manner */  for (let i = 1; i < n; i++)  {  // Consider all elements as  // previous of arr[i]  for (let j = 0; j < i; j++)  {  // If arr[i] is greater then  // check with las[j][1]  if (arr[j] < arr[i] &&  las[i][0] < las[j][1] + 1)  las[i][0] = las[j][1] + 1;  // If arr[i] is smaller then  // check with las[j][0]  if( arr[j] > arr[i] &&  las[i][1] < las[j][0] + 1)  las[i][1] = las[j][0] + 1;  }  /* Pick maximum of both values at  index i */  if (res < Math.max(las[i][0] las[i][1]))  res = Math.max(las[i][0] las[i][1]);  }  return res;  }    let arr = [ 10 22 9 33 49 50 31 60 ];  let n = arr.length;  document.write('Length of Longest '+  'alternating subsequence is ' +  zzis(arr n));    // This code is contributed by rameshtravel07. </script>

出力 
Length of Longest alternating subsequence is 6

時間計算量: の上2) 
補助スペース: N 個の余分なスペースが取られているため、O(N)

効率的なアプローチ: この問題を解決するには、次のアイデアに従ってください。 

上記のアプローチでは、常に、配列上のすべての要素について 2 つの値 (インデックス i で終わる最長の交互サブシーケンスの長さと最後の要素の長さが前の要素より小さいか大きい) を追跡しています。スペースを最適化するには、任意のインデックス i の要素に対して 2 つの変数を保存するだけで済みます。

inc = 現在の値が前の値より大きい、これまでの最長の代替サブシーケンスの長さ。
dec = 現在の値が以前の値より小さい、これまでの最長の代替サブシーケンスの長さ。
このアプローチの難しい部分は、これら 2 つの値を更新することです。 

「inc」は、代替シーケンスの最後の要素が前の要素より小さい場合にのみ増加する必要があります。
'dec' は、代替シーケンスの最後の要素が前の要素より大きい場合にのみ増加する必要があります。

問題を解決するには、次の手順に従ってください。

文字列を整数に変換する方法
  • 2 つの整数 inc と dec が 1 に等しいと宣言します。
  • i [1 N-1] のループを実行する
    • arr[i] が前の要素より大きい場合は、inc を dec + 1 に等しく設定します。
    • それ以外の場合、arr[i] が前の要素より小さい場合は、dec を inc + 1 に等しく設定します。
  • 増加と減少の最大値を返します

上記のアプローチの実装を以下に示します。

C++ 
// C++ program for above approach #include    using namespace std; // Function for finding // longest alternating // subsequence int LAS(int arr[] int n) {  // 'inc' and 'dec' initialized as 1  // as single element is still LAS  int inc = 1;  int dec = 1;  // Iterate from second element  for (int i = 1; i < n; i++) {  if (arr[i] > arr[i - 1]) {  // 'inc' changes if 'dec'  // changes  inc = dec + 1;  }  else if (arr[i] < arr[i - 1]) {  // 'dec' changes if 'inc'  // changes  dec = inc + 1;  }  }  // Return the maximum length  return max(inc dec); } // Driver Code int main() {  int arr[] = { 10 22 9 33 49 50 31 60 };  int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);  // Function Call  cout << LAS(arr n) << endl;  return 0; }
Java 
// Java Program for above approach public class GFG {  // Function for finding  // longest alternating  // subsequence  static int LAS(int[] arr int n)  {  // 'inc' and 'dec' initialized as 1  // as single element is still LAS  int inc = 1;  int dec = 1;  // Iterate from second element  for (int i = 1; i < n; i++) {  if (arr[i] > arr[i - 1]) {  // 'inc' changes if 'dec'  // changes  inc = dec + 1;  }  else if (arr[i] < arr[i - 1]) {  // 'dec' changes if 'inc'  // changes  dec = inc + 1;  }  }  // Return the maximum length  return Math.max(inc dec);  }  // Driver Code  public static void main(String[] args)  {  int[] arr = { 10 22 9 33 49 50 31 60 };  int n = arr.length;  // Function Call  System.out.println(LAS(arr n));  } }
Python3 
# Python3 program for above approach def LAS(arr n): # 'inc' and 'dec' initialized as 1 # as single element is still LAS inc = 1 dec = 1 # Iterate from second element for i in range(1 n): if (arr[i] > arr[i-1]): # 'inc' changes if 'dec' # changes inc = dec + 1 elif (arr[i] < arr[i-1]): # 'dec' changes if 'inc' # changes dec = inc + 1 # Return the maximum length return max(inc dec) # Driver Code if __name__ == '__main__': arr = [10 22 9 33 49 50 31 60] n = len(arr) # Function Call print(LAS(arr n))
C# 
// C# program for above approach using System; class GFG {  // Function for finding  // longest alternating  // subsequence  static int LAS(int[] arr int n)  {  // 'inc' and 'dec' initialized as 1  // as single element is still LAS  int inc = 1;  int dec = 1;  // Iterate from second element  for (int i = 1; i < n; i++) {  if (arr[i] > arr[i - 1]) {  // 'inc' changes if 'dec'  // changes  inc = dec + 1;  }  else if (arr[i] < arr[i - 1]) {  // 'dec' changes if 'inc'  // changes  dec = inc + 1;  }  }  // Return the maximum length  return Math.Max(inc dec);  }  // Driver code  static void Main()  {  int[] arr = { 10 22 9 33 49 50 31 60 };  int n = arr.Length;  // Function Call  Console.WriteLine(LAS(arr n));  } } // This code is contributed by divyeshrabadiya07
JavaScript 
<script>  // Javascript program for above approach    // Function for finding  // longest alternating  // subsequence  function LAS(arr n)  {  // 'inc' and 'dec' initialized as 1  // as single element is still LAS  let inc = 1;  let dec = 1;  // Iterate from second element  for (let i = 1; i < n; i++)  {  if (arr[i] > arr[i - 1])  {  // 'inc' changes if 'dec'  // changes  inc = dec + 1;  }  else if (arr[i] < arr[i - 1])  {  // 'dec' changes if 'inc'  // changes  dec = inc + 1;  }  }  // Return the maximum length  return Math.max(inc dec);  }  let arr = [ 10 22 9 33 49 50 31 60 ];  let n = arr.length;    // Function Call  document.write(LAS(arr n));    // This code is contributed by mukesh07. </script>

出力： 

6

時間計算量: の上） 
補助スペース: ○(1)

クイズの作成