Esta é uma solução . Uma solução O ( n ) apontada por Willard Zhan é anexada no final desta resposta.O(nlogn)O(n)
Solução O ( n log n )O(nlogn)
Por conveniência, denote .f(i,j)=(h[j]−h[i])(j−i)
Defina e l i seja o menor índice, de modo que l i > l i - 1 e h [ l i ] < h [ l i - 1 ] . Da mesma forma, defina r 1 = n e r i seja o maior índice, de modo que r i < r i - 1 e h [ r i ] >l1=1lili>li−1h[li]<h[li−1]r1=nriri<ri−1 . A sequências de L 1 , L 2 , . . . e r 1 , r 2 , … são fáceis de calcular em O ( n ) tempo.h[ri]>h[ri−1]l1,l2,...r1,r2,…O(n)
O caso em que não há tal que h [ i ] < h [ j ] (isto é, f ( i , j ) > 0 ) é trivial. Agora nos concentramos em casos não triviais. Nesses casos, para encontrar a solução, precisamos apenas considerar esses pares.i<jh[i]<h[j]f(i,j)>0
Para cada tal que h [ i ] < h [ j ] , deixou u ser o maior índice de tal modo que l u ≤ i , e v ser o menor índice de tal modo que r v ≥ j , em seguida, h [ l u ] ≤ h [ i ] (caso contrário, l u + 1 ≤ i, por definição de l u + 1i<jh[i]<h[j]ulu≤ivrv≥jh[lu]≤h[i]lu+1≤ilu+1, portanto, contradiz a definição de ) e da mesma forma h [ r v ] ≥ h [ j ] . Portanto
( h [ r v ] - h [ l u ] ) ( r v - l u ) ≥ ( h [ j ] - h [ i ] ) ( r v - l u ) ≥ ( h [uh[rv]≥h[j]
Isso significa que precisamos considerar apenas pares ( l u , r v ) onde l u < r v .
(h[rv]−h[lu])(rv−lu)≥(h[j]−h[i])(rv−lu)≥(h[j]−h[i])(j−i).
(lu,rv)lu<rv
Denote , temos o seguinte lema.v(u)=argmaxv: lu<rvf(lu,rv)
Um par que e onde exista tal que e ou tal que e , não possa ser uma solução ótima final.l u < r v u 0 u < u 0 v < v ( u 0 ) u > u 0 v > v ( u 0 )(lu,rv)lu<rvu0u<u0v<v(u0)u>u0v>v(u0)
Prova. De acordo com a definição de, temos
ou
( h [ r v ( u 0 ) ] - h [ l u 0 ] ) ( r v ( u 0 ) - l u 0 ) ≥ ( h [ r v ] - h [ l u 0 ] ) ( r v - l u 0 ) , ( hv(u0)
(h[rv(u0)]−h[lu0])(rv(u0)−lu0)≥(h[rv]−h[lu0])(rv−lu0),
(h[rv]−h[rv(u0)])lu0+h[lu0](rv−rv(u0))+h[rv(u0)]rv(u0)−h[rv]rv(u0)≥0.
No caso em que e , observe e e também e , temos
v < v ( u 0 ) h [ r v ] - h [ r v ( u 0 ) ] < 0 r v - r v ( u 0 ) > 0 l u < l u 0 h [ l u ] > H [ l u 0 ]u<u0v<v(u0)h[rv]−h[rv(u0)]<0rv−rv(u0)>0lu<lu0h[lu]>h[lu0]
> (h[rv]−h[rv(u0)])lu+h[lu](rv−rv(u0))(h[rv]−h[rv(u0)])lu0+h[lu0](rv−rv(u0)).
Isso significa
ou
(h[rv]−h[rv(u0)])lu+h[lu](rv−rv(u0))+h[rv(u0)]rv(u0)−h[rv]rv(u0)>0,
(h[rv(u0)]−h[lu])(rv(u0)−lu)>(h[rv]−h[lu])(rv−lu).
Então é uma solução estritamente melhor que . A prova para o outro caso é semelhante. (lu,rv(u0))(lu,rv)■
Podemos calcular primeiro onde é o comprimento da sequência e depois calcular recursivamente a solução ideal entre s para e e a solução ideal entre s para e . Devido ao lema, a solução ideal global deve vir de .v(ℓ/2)ℓl1,l2,…o1(lu,rv)u=1,…,ℓ/2−1v=v(ℓ/2),v(ℓ/2)+1,…o2(lu,rv)u=ℓ/2+1,ℓ/2+2,…v=1,…,v(ℓ/2){(lℓ/2,rv(ℓ/2)),o1,o2}
O(n) Solução
Seja se . A prova do lema também mostra uma propriedade importante: para e , se , então . Isso significa que a matriz é uma matriz totalmente monótona em que é o comprimento da sequência (então significa o ésimo elemento do final), então o algoritmo SMAWK pode ser aplicado para encontrar o valor mínimo de , portanto, o valor máximo de .f(lu,rv)=−∞lu≥rvu>u0v>v0f(lu0,rv0)≥f(lu0,rv)M [ x , y ] : = - f ( l x , r c - y + 1 ) c r 1 , r 2 , … r c - y + 1 y M ff(lu,rv0)>f(lu,rv)M[x,y]:=−f(lx,rc−y+1)cr1,r2,…rc−y+1yMf