Esta es una solución . Al final de esta respuesta se adjunta una solución O ( n ) señalada por Willard Zhan .O(nlogn)O(n)
Solución O ( n log n )O(nlogn)
Para conveniencia, denote .f(i,j)=(h[j]−h[i])(j−i)
Defina , y l i será el índice más pequeño de modo que l i > l i - 1 y h [ l i ] < h [ l i - 1 ] . Del mismo modo, defina r 1 = n , y r i será el índice más grande de modo que r i < r i - 1 y h [ r i ] >l1=1lili>li−1h [lyo] < h [li - 1]r1= nryoryo< ri - 1 . El secuencias l 1 , l 2 , . . . y r 1 , r 2 , ... son fáciles de calcular en tiempo O ( n ) .h [ ryo] > h [ ri - 1]l1, l2, . . .r1, r2, ...O ( n )
El caso donde no hay tal que h [ i ] < h [ j ] (es decir, f ( i , j ) > 0 ) es trivial. Ahora nos enfocamos en casos no triviales. En tales casos, para encontrar la solución, solo necesitamos considerar tales pares.i < jh [ i ] < h [ j ]F( i , j ) > 0
Para cada tal que h [ i ] < h [ j ] , deja que u sea el índice más grande de tal manera que l u ≤ i , y v ser el índice más pequeño tal que r v ≥ j , entonces h [ l ui < jh [ i ] < h [ j ]tultu≤ ivrv≥ j (de lo contrario l u + 1 ≤ i por definición de l u + 1h [ ltu] ≤ h [ i ]lu + 1≤ ilu + 1, por lo tanto, contradice la definición de ), y de manera similar h [ r v ] ≥ h [ j ] . Por lo tanto
( h [ r v ] - h [ l u ] ) ( r v - l u ) ≥ ( h [ j ] - h [ i ] ) ( r v - l u ) ≥ ( h [tuh [ rv]≥h[j]
Esto significa que solo necesitamos considerar pares ( l u , r v ) donde 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 , tenemos el siguiente lema.v(u)=argmaxv: lu<rvf(lu,rv)
Un par donde l u < r v , y donde existe u 0 tal que u < u 0 y v < v ( u 0 ) o tal que u > u 0 y v > v ( u 0 ) , no puede ser una solución óptima final.(lu,rv)lu<rvu0u<u0v<v(u0)u>u0v>v(u0)
v(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.
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)).
This means
(h[rv]−h[rv(u0)])lu+h[lu](rv−rv(u0))+h[rv(u0)]rv(u0)−h[rv]rv(u0)>0,
or
(h[rv(u0)]−h[lu])(rv(u0)−lu)>(h[rv]−h[lu])(rv−lu).
So (lu,rv(u0)) is a strictly better solution than (lu,rv). Proof for the other case is similar. ■
We can compute v(ℓ/2) firstly where ℓ is the length of the sequence l1,l2,…, then recursively compute the optimal solution o1 among (lu,rv)'s for u=1,…,ℓ/2−1 and v=v(ℓ/2),v(ℓ/2)+1,…, and the optimal solution o2 among (lu,rv)'s for u=ℓ/2+1,ℓ/2+2,… and v=1,…,v(ℓ/2). Due to the lemma, the global optimum solution must come from {(lℓ/2,rv(ℓ/2)),o1,o2}.
O(n) Solution
Let f(lu,rv)=−∞ if lu≥rv. The proof of the lemma also shows an important property: for u>u0 and v>v0, if f(lu0,rv0)≥f(lu0,rv), then f(lu,rv0)>f(lu,rv). This means the matrix M[x,y]:=−f(lx,rc−y+1) is a totally monotone matrix where c is the length of the sequence r1,r2,… (so rc−y+1 means the y-th element from the end), then SMAWK algorithm can apply to find the minimum value of M, thus the maximum value of f.