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📅  最后修改于: 2023-12-03 15:39:44.898000             🧑  作者: Mango

寻找任意两对(a,b)和(c,d),使得a <c和b> d

这个问题可以通过暴力枚举的方式解决,但时间复杂度很高,不适用于大规模的数据集。下面介绍两种较为高效的解法。

解法一

我们可以把所有的(a, b)和(c, d)按照a和d从小到大排序。然后,我们依次扫描排序后的列表,记当前扫描到的(a, b)和(c, d)为(p, q)和(r, s)。如果p < r且q > s,那么我们找到了一对合法的(a, b)和(c, d)。

时间复杂度为O(n log n),空间复杂度为O(n)。

代码示例:

def find_pairs(lst):
    lst.sort(key=lambda x: (x[0], x[1]))
    res = []
    for i in range(len(lst)):
        for j in range(i+1, len(lst)):
            if lst[j][0] > lst[i][1]:
                break
            if lst[i][0] < lst[j][0] and lst[i][1] > lst[j][1]:
                res.append((lst[i], lst[j]))
    return res
解法二

我们可以使用线段树来解决这个问题。具体来说,我们维护一个从0到n-1的线段树,其中每个节点对应一个区间,初始时所有节点的值都是0。我们将(c, d)插入线段树中,并查询区间[0, a-1]中最大的d的位置。如果这个位置存在,并且它对应的d大于b,那么我们就找到了一对合法的(a, b)和(c, d)。

时间复杂度为O(n log n),空间复杂度为O(n)。

代码示例:

class SegTree:
    def __init__(self, n):
        self.tree = [0] * (4 * n)

    def insert(self, i, l, r, x, v):
        if l == x == r:
            self.tree[i] = v
        else:
            m = (l + r) // 2
            if x <= m:
                self.insert(2 * i, l, m, x, v)
            else:
                self.insert(2 * i + 1, m + 1, r, x, v)
            self.tree[i] = max(self.tree[2 * i], self.tree[2 * i + 1])

    def query(self, i, l, r, ql, qr):
        if qr < l or r < ql:
            return -1
        elif ql <= l and r <= qr:
            return self.tree[i]
        else:
            m = (l + r) // 2
            return max(self.query(2 * i, l, m, ql, qr),
                       self.query(2 * i + 1, m + 1, r, ql, qr))

def find_pairs(lst):
    n = len(lst)
    lst = [(lst[i][1], lst[i][0], i) for i in range(n)]
    lst.sort()
    segtree = SegTree(n)
    res = []
    for i in range(n):
        j = segtree.query(1, 0, n-1, 0, lst[i][1]-1)
        if j >= 0 and lst[j][0] > lst[i][0]:
            res.append((lst[j][1], lst[j][0], lst[j][2], lst[i][1], lst[i][0], lst[i][2]))
        segtree.insert(1, 0, n-1, lst[i][1], i)
    return [(lst[a][::-1], lst[b][::-1]) for _, _, a, _, _, b in res]

以上是两种较为高效的解法,根据具体问题的数据规模和实际情况选择合适的方法。