20200728 连续子数组最大和问题

从简单的题开始吧,希望自己可以坚持每天打卡,羊企鹅加油鸭!
这周预计多写写动态规划类。

题目描述

输入一个整型数组,数组里有正数也有负数。数组中的一个或连续多个整数组成一个子数组。求所有子数组的和的最大值。
要求时间复杂度为O(n)。

示例1:

输入: nums = [-2,1,-3,4,-1,2,1,-5,4]
输出: 6
解释: 连续子数组 [4,-1,2,1] 的和最大,为 6。

提示:

来源:leetcode
1 <= arr.length <= 10^5
-100 <= arr[i] <= 100
注意:本题与主站 53 题相同:https://leetcode-cn.com/problems/maximum-subarray/

拿到这题最开始的思路是DP,想了一下有点思路就去看讨论,发现自己的DP复杂度太高了。。。。

最初的想法是: Dp,q=max(Dp+1,q+num[p], Dp,q-1 +num[q]) ,来求D0,length
感觉这样好像有点类似分冶法的思路了。

然后去看了大神的思路,总结一下如下三种解法:

算法 时间复杂度 空间复杂度
类贪心算法 O(n) O(1)
动态规划法 O(n) O(1)
分冶法 O(nlgn) O(1)

一、贪心算法

emmm 个人觉得这并不是严格的贪心算法,因为贪心算法要求局部总是最优的,而这里的要求是整个子数组的和是最大的。不过我们可以借鉴贪心的思路,即,到当前为止,求到的解总是最优的,具体思路如下:
1.从前向后遍历数组,假设已经求得遍历过的数中的最大和数组,我们可以把这个最大和数组记为一个整形结果:Di-1。对任意i,若要使得结果最优,一定有:Di-1>=0。
2.对下一个要取到的数num[i],若为非负数,那么情况很简单,Di=(Di-1+num[i])>=Di-1,取第i个数,使得我们的子数组和变大;
若为负数,那么情况变得有点复杂:
1.若这个负数,使得Di=(Di-1 +num[i]<0)<=Di-1,即有:Di<0,那么应记录下Di-1,并舍弃该Di,从第i+1重新开始计算最大和数组并与Di-1比较。
2.若第i个数加上后,有:Di=(Di-1+num[i])>0,那么不需要舍弃该Di,继续向后遍历,看看有没有能累加到比Di-1更大的子数组(所以为什么说这个算法不是严格的贪心,因为在这个时候并不是最优解)
代码如下:

int maxSubArray(vector<int>& nums) {
        int max=0;//max为记录的最大和
        int now=0;//now为当前记录值
        int nummax=nums[0];//用nummax来记录数组中最大的数以防止全为负数时输出错误(全为负数则需输出最小的负数
        int len=nums.size();
        for(int i=0;i<len;i++)
        {
            if(now+nums[i]<0)
                now=0;
            else
            {
                now=now+nums[i];
            }
        nummax=nummax>nums[i]?nummax:nums[i];
        max=max>now?max:now;
        }
        if(nummax<0) return nummax;
        else return max;
    }

正如同上面的分析,这并不是一个典型的贪心问题,只是用了一点点贪心的思路

二、动态规划算法

emmm每次知道要用动态规划,但是构造的状态定义递推式都不是很动态规划,多思考多总结一下我和标答的差距
状态定义:Dp[i]表示到i为止(包含i),产生的最大子数组和的值。
初始状态:Dp[0]=nums[0]
状态转移:对Dp[i+1],由于Dp[i+1]必须包含nums[i+1],那么其实只要考虑Dp[i]的值就可以了:

  1. Dp[i]<0,那么Dp[i+1]=nums[i+1]
  2. Dp[i]>=0,那么Dp[i+1]=nums[i+1]+Dp[i]
    故Dp[i]=max(nums[i],nums[i+1]+Dp[i-1]

最终状态:Dp[length]即为所求数组的最大和子数组
图解来源:Karhets的题解

图例.png

代码如下:

 int maxSubArray(vector<int>& nums) {
        int i,dp,max;
        dp=nums[0];
        max=dp;
        int len=nums.size();
        for (i=1;i<len;i++)
        {
            if(dp<0)
                dp=nums[i];
            else
            {
                dp=dp+nums[i];
            }
        max=max>dp?max:dp;
        }
        return max;
    }

执行了一下居然比上面的伪贪心算法复杂度还高,又修改了一下(实际上没太多区别):

int maxSubArray(vector<int>& nums) {
        int i,dp,max;
        dp=nums[0];
        max=dp;
        int len=nums.size();
        for (i=1;i<len;i++)
        {
        dp=dp>0?dp+nums[i]:nums[i];
        max=max>dp?max:dp;
        }
        return max;
    }

三、分冶法

待补充

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