LeetCode 53. 最大子序和

題目鏈接:點(diǎn)擊這里

1.動(dòng)態(tài)規(guī)劃

令狀態(tài) dp[i] 表示以 A[i] 作為末尾的連續(xù)序列的最大和(即 A[i] 必須作為連續(xù)序列的末尾)

通過(guò)這個(gè) dp[\ ] 數(shù)組资昧,要求的最大子序和其實(shí)就是 dp[0],dp[1]纺腊,……涩堤,dp[n-1] 中的最大值。

現(xiàn)作如下考慮:因?yàn)?dp[i] 要求是必須以 A[i] 結(jié)尾的連續(xù)序列,那么只有兩種情況:

  1. 這個(gè)最大和的連續(xù)序列只有一個(gè)元素朴肺,即以 A[i] 開(kāi)始,以 A[i] 結(jié)尾坚洽。
  2. 這個(gè)最大和的連續(xù)序列有多個(gè)元素戈稿,即從前面某處 A[p] 開(kāi)始 (p<i),一直到 A[i] 結(jié)尾讶舰。

對(duì)第1種情況鞍盗,最大和就是 A[i] 本身。

對(duì)第2種情況跳昼,最大和是 dp[i-1] + A[i]橡疼,即 A[p]+...+A[i-1] + A[i] = dp[i-1] + A[i]

于是得到狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程:dp[i] = max\left\{A[i], \ dp[i-1]+A[i]\right\}庐舟,其中 dp[0] = A[0]

時(shí)間復(fù)雜度為 O(n),空間復(fù)雜度為 O(n)

AC代碼:

class Solution {
public:
    int maxSubArray(vector<int>& nums) {
        int n = nums.size();
        vector<int> dp(n, 0);

        dp[0] = nums[0];
        for(int i = 1; i < n; i++)
        {
            if(dp[i - 1] > 0)   dp[i] = dp[i - 1] + nums[i];
            else    dp[i] = nums[i];
        }
        
        // dp[i]存放以nums[i]結(jié)尾的連續(xù)序列的最大和住拭,需要遍歷得到最大的才是結(jié)果
        int ans = INT_MIN;
        for(int i = 0; i < n; i++)
            if(dp[i] > ans)
                ans = dp[i];

        return ans;
    }
};

/* 和上面思路完全一致挪略,代碼更加簡(jiǎn)潔:
class Solution {
public:
    int maxSubArray(vector<int>& nums) {
        int n = nums.size();
        vector<int> dp(n, 0);

        dp[0] = nums[0];
        int ans = dp[0];
        for(int i = 1; i < n; i++)
        {
            dp[i] = max(nums[i], dp[i - 1] + nums[i]);
            ans = max(ans, dp[i]);
        }

        return ans;
    }
};
*/

空間優(yōu)化:我們只需要一個(gè)變量 premax 保存前一個(gè)狀態(tài)的最大值,另需一個(gè)變量 ans 保存全局最大值滔岳。

時(shí)間復(fù)雜度為 O(n)杠娱,空間復(fù)雜度為 O(1)

AC代碼:

class Solution {
public:
    int maxSubArray(vector<int>& nums) {
        int n = nums.size();

        int premax = nums[0];
        int ans = nums[0];
        for(int i = 1; i < n; i++)
        {
            if(premax > 0)  premax = premax + nums[i];
            else    premax = nums[i];
            ans = max(ans, premax);
        }

        return ans;
    }
};

2.分治

最大連續(xù)子序列和主要由以下三部分子區(qū)間里元素的最大和,對(duì)它們?nèi)咔笞畲笾导纯伞?/p>

image.png

由遞歸主定理 T(n)=2T(n/2)+O(n)谱煤,解出總時(shí)間復(fù)雜度為 O(nlogn)摊求。

需要額外 O(logn) 的空間用于遞歸的系統(tǒng)棧。

class Solution {
public:
    int calc(int l, int r, vector<int>& nums)
    {
        if(l == r)  return nums[l];

        int mid = (l + r) >> 1;

        int left = calc(l, mid, nums);
        int right = calc(mid + 1, r, nums);

        int lmax = nums[mid], lsum = 0;
        for(int i = mid; i >= l; i--)
        {
            lsum += nums[i];
            lmax = max(lmax, lsum);
        }

        int rmax = nums[mid + 1], rsum = 0;
        for(int i = mid + 1; i <= r; i++)
        {
            rsum += nums[i];
            rmax = max(rmax, rsum);
        }

        return max(max(left, right), lmax + rmax);
    }

    int maxSubArray(vector<int>& nums) {
        int n = nums.size();
        return calc(0, n - 1, nums);
    }
};
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