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English Version

题目描述

给你一个数组 target ,包含若干 互不相同 的整数,以及另一个整数数组 arr ,arr 可能 包含重复元素。

每一次操作中,你可以在 arr 的任意位置插入任一整数。比方说,如果 arr = [1,4,1,2] ,那么你可以在中间添加 3 得到 [1,4,3,1,2] 。你可以在数组最开始或最后面添加整数。

请你返回 最少 操作次数,使得 target 成为 arr 的一个子序列。

一个数组的 子序列 指的是删除原数组的某些元素(可能一个元素都不删除),同时不改变其余元素的相对顺序得到的数组。比方说,[2,7,4] 是 [4,2,3,7,2,1,4] 的子序列(加粗元素),但 [2,4,2] 不是子序列。

 

示例 1:

输入:target = [5,1,3], arr = [9,4,2,3,4]
输出:2
解释:你可以添加 5 和 1 ,使得 arr 变为 [5,9,4,1,2,3,4] ,target 为 arr 的子序列。

示例 2:

输入:target = [6,4,8,1,3,2], arr = [4,7,6,2,3,8,6,1]
输出:3

 

提示:

  • 1 <= target.length, arr.length <= 105
  • 1 <= target[i], arr[i] <= 109
  • target 不包含任何重复元素。

解法

方法一:最长递增子序列

根据题意,targetarr 这两个数组的公共子序列越长,需要添加的元素就越少。因此,最少添加的元素个数等于 target 的长度减去 targetarr 的最长公共子序列的长度。

但是,求最长公共子序列的时间复杂度为 $O(mn)$,无法通过本题,需要转变思路。

我们可以用一个哈希表记录 target 数组中每个元素的下标,然后遍历 arr 数组,对于 arr 数组中的每个元素,如果哈希表中存在该元素,则将该元素的下标加入到一个数组中,这样就得到了一个新的数组 nums,该数组是 arr 中的元素在 target 数组中的下标(去掉了不在 target 中的元素),该数组的最长递增子序列的长度就是 targetarr 的最长公共子序列的长度。

因此,问题转化为求 nums 数组的最长递增子序列的长度。参考 300. 最长递增子序列

时间复杂度 $O(n\log n)$,其中 $n$arr 数组的长度。

Python3

class BinaryIndexedTree:
    def __init__(self, n):
        self.n = n
        self.c = [0] * (n + 1)

    @staticmethod
    def lowbit(x):
        return x & -x

    def update(self, x, val):
        while x <= self.n:
            self.c[x] = max(self.c[x], val)
            x += BinaryIndexedTree.lowbit(x)

    def query(self, x):
        s = 0
        while x:
            s = max(s, self.c[x])
            x -= BinaryIndexedTree.lowbit(x)
        return s


class Solution:
    def minOperations(self, target: List[int], arr: List[int]) -> int:
        d = {v: i for i, v in enumerate(target)}
        nums = [d[v] for v in arr if v in d]
        return len(target) - self.lengthOfLIS(nums)

    def lengthOfLIS(self, nums):
        s = sorted(set(nums))
        m = {v: i for i, v in enumerate(s, 1)}
        tree = BinaryIndexedTree(len(m))
        ans = 0
        for v in nums:
            x = m[v]
            t = tree.query(x - 1) + 1
            ans = max(ans, t)
            tree.update(x, t)
        return ans

Java

class BinaryIndexedTree {
    private int n;
    private int[] c;

    public BinaryIndexedTree(int n) {
        this.n = n;
        this.c = new int[n + 1];
    }

    public static int lowbit(int x) {
        return x & -x;
    }

    public void update(int x, int val) {
        while (x <= n) {
            c[x] = Math.max(c[x], val);
            x += lowbit(x);
        }
    }

    public int query(int x) {
        int s = 0;
        while (x > 0) {
            s = Math.max(s, c[x]);
            x -= lowbit(x);
        }
        return s;
    }
}

class Solution {
    public int minOperations(int[] target, int[] arr) {
        Map<Integer, Integer> d = new HashMap<>();
        for (int i = 0; i < target.length; ++i) {
            d.put(target[i], i);
        }
        List<Integer> nums = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < arr.length; ++i) {
            if (d.containsKey(arr[i])) {
                nums.add(d.get(arr[i]));
            }
        }
        return target.length - lengthOfLIS(nums);
    }

    private int lengthOfLIS(List<Integer> nums) {
        TreeSet<Integer> ts = new TreeSet();
        for (int v : nums) {
            ts.add(v);
        }
        int idx = 1;
        Map<Integer, Integer> d = new HashMap<>();
        for (int v : ts) {
            d.put(v, idx++);
        }
        int ans = 0;
        BinaryIndexedTree tree = new BinaryIndexedTree(nums.size());
        for (int v : nums) {
            int x = d.get(v);
            int t = tree.query(x - 1) + 1;
            ans = Math.max(ans, t);
            tree.update(x, t);
        }
        return ans;
    }
}

C++

class BinaryIndexedTree {
public:
    int n;
    vector<int> c;

    BinaryIndexedTree(int _n): n(_n), c(_n + 1){}

    void update(int x, int val) {
        while (x <= n)
        {
            c[x] = max(c[x], val);
            x += lowbit(x);
        }
    }

    int query(int x) {
        int s = 0;
        while (x > 0)
        {
            s = max(s, c[x]);
            x -= lowbit(x);
        }
        return s;
    }

    int lowbit(int x) {
        return x & -x;
    }
};

class Solution {
public:
    int minOperations(vector<int>& target, vector<int>& arr) {
        unordered_map<int, int> d;
        for (int i = 0; i < target.size(); ++i) d[target[i]] = i;
        vector<int> nums;
        for (int i = 0; i < arr.size(); ++i) {
            if (d.count(arr[i])) {
                nums.push_back(d[arr[i]]);
            }
        }
        return target.size() - lengthOfLIS(nums);
    }

    int lengthOfLIS(vector<int>& nums) {
        set<int> s(nums.begin(), nums.end());
        int idx = 1;
        unordered_map<int, int> d;
        for (int v : s) d[v] = idx++;
        BinaryIndexedTree* tree = new BinaryIndexedTree(d.size());
        int ans = 0;
        for (int v : nums) {
            int x = d[v];
            int t = tree->query(x - 1) + 1;
            ans = max(ans, t);
            tree->update(x, t);
        }
        return ans;
    }
};

Go

type BinaryIndexedTree struct {
	n int
	c []int
}

func newBinaryIndexedTree(n int) *BinaryIndexedTree {
	c := make([]int, n+1)
	return &BinaryIndexedTree{n, c}
}

func (this *BinaryIndexedTree) lowbit(x int) int {
	return x & -x
}

func (this *BinaryIndexedTree) update(x, val int) {
	for x <= this.n {
		if this.c[x] < val {
			this.c[x] = val
		}
		x += this.lowbit(x)
	}
}

func (this *BinaryIndexedTree) query(x int) int {
	s := 0
	for x > 0 {
		if s < this.c[x] {
			s = this.c[x]
		}
		x -= this.lowbit(x)
	}
	return s
}

func minOperations(target []int, arr []int) int {
	d := map[int]int{}
	for i, v := range target {
		d[v] = i
	}
	nums := []int{}
	for _, v := range arr {
		if i, ok := d[v]; ok {
			nums = append(nums, i)
		}
	}
	return len(target) - lengthOfLIS(nums)
}

func lengthOfLIS(nums []int) int {
	s := map[int]bool{}
	for _, v := range nums {
		s[v] = true
	}
	t := []int{}
	for v := range s {
		t = append(t, v)
	}
	sort.Ints(t)
	d := map[int]int{}
	for i, v := range t {
		d[v] = i + 1
	}
	tree := newBinaryIndexedTree(len(d))
	ans := 0
	for _, v := range nums {
		x := d[v]
		t := tree.query(x-1) + 1
		ans = max(ans, t)
		tree.update(x, t)
	}
	return ans
}

func max(a, b int) int {
	if a > b {
		return a
	}
	return b
}

...