子数组的最大累加和问题
输入一个整形数组,求数组中连续的子数组使其和最大。比如,数组x
应该返回 x[2..6]的和187.
这四个代码完成的功能都是求最大子数组(注意用词准确,子数组连续,子序列可以不连续)。
1)
for(i = 1; i <= n; i++)scanf("%d", &num[i]);
ans = num[1];
for(i = 1; i <= n; i++)
{for(j = i; j <= n; j++) {s = 0;for(k = i; k <= j; k++)s += num[k];if(s > ans)ans = s;}
}
分别枚举每一个子数组的起点和终点,也就是i和j,对于每一个起点和终点,对中间部分求和,也就是k循环。显然有n个起点n个终点(去重减半,不影响复杂度),所以子数组数量为O(N^2),对于每个子数组,我们要遍历一下求和,子数组长度1-n不等,遍历一遍平均O(N),乘起来O(N^3).(注意可能产生时间更大的错觉)。找出所有子数组中最大的即可。
2)
for(i = 1; i <= n; i++)scanf("%d", &num[i]);
sum[0] = 0;
for(i = 1; i <= n; i++) {sum[i] = num[i] + sum[i - 1];
}
ans = num[1];
for(i = 1; i <= n; i++) {for(j = i; j <= n; j++) {s = sum[j] - sum[i - 1];if(s > ans) ans = s;}
}
预处理出每一个以第一个元素开始,第i个元素结尾的子数组和,还是枚举每个起点终点,但是我们求和时直接减就可以了,不用遍历。对于每个子数组,操作为O(1),子数组数量O(N^2),所以总时间O(N^2).
3)
int solve(int left, int right)
{if(left == right)return num[left];mid = (left + right) / 2;lans = solve(left, mid);rans = solve(mid + 1, right);sum = 0, lmax = num[mid], rmax = num[mid + 1];for(i = mid; i >= left; i--) {sum += num[i];if(sum > lmax) lmax = sum;}sum = 0;for(i = mid + 1; i <= right; i++) {sum += num[i];if(sum > rmax) rmax = sum;}ans = lmax + rmax;if(lans > ans) ans = lans;if(rans > ans) ans = rans;return ans;
}int main(void)
{scanf("%d", &n);for(i = 1; i <= n; i++)scanf("%d", &num[i]);printf("%d\n", solve(1, n));return 0;
}
二分,求左右两边最大子数组,取最大。但是还有一种情况:包含断点的那些子数组也要考虑,请思考那两个那两个循环为什么那么写?最后逻辑为何正确?
4)动态规划入门思想
没有枚举,num[i]的含义是以下标i结尾的所有子数组中最大的。
遍历数组,对于第i个元素,它的所有子数组下标范围有[1,i],[2,i].....[i-1,i],还有它自己,我们看i-1个元素,他的子数组为[1,i-1],[2,i-1].....[i-1]。请想num[i]的含义,我们求i结尾的,只要把i-1结尾的最大加上i就好了,当然如果i-1结尾最大子数组是负的,i结尾最大子数组就是它本身。
为什么O(N)?时间省在哪里了?我们省掉了许多没必要的计算,计算i时,之前的数组和已经都计算过,朴素算法并没有记录下来,而是重复计算,造成时间浪费。算法优化的过程就是去掉重复计算的过程。
for(i = 1; i <= n; i++)scanf("%d", &num[i]);num[0] = 0;
ans = num[1];
for(i = 1; i <= n; i++)
{if(num[i - 1] > 0) num[i] += num[i - 1];elsenum[i] += 0;if(num[i] > ans) ans = num[i];
}
子矩阵的最大累加和问题
给一个矩阵,请找出一个矩阵中,和最大的子矩阵。
如果大家看懂了之前的讲解,我给个提示:利用第二个代码和第四个代码思想的结合
解释:
1 2 3 4
-1 -2 1 2
1 3 -2 1
-1 -2 -1 -3
如图是前三行整体最大
怎么做呢?
先用第二个代码的思想,我们进行预处理
每个数代表这一列到这个数位置截止,累加和。
1 2 3 4
0 0 4 6
1 3 2 7
0 1 1 4
然后,我们枚举每一列的起点和终点分别为第0,1,2,3行
然后压缩成一维来做
比如求1-3行的这个矩形,我们拿0和3行减一下就行了
0-1,1-2,1-3,4-4=-1,-1,-2,0就是1-3行压缩后的结果
然后按一维dp来做就好
public class SubMatrixMaxSum {public static int maxSum(int[][] m) {if (m == null || m.length == 0 || m[0].length == 0) {return 0;}int max = Integer.MIN_VALUE;int cur = 0;int[] s = null; // 累加数组for (int i = 0; i != m.length; i++) {s = new int[m[0].length];for (int j = i; j != m.length; j++) {cur = 0;for (int k = 0; k != s.length; k++) {s[k] += m[j][k];cur += s[k];max = Math.max(max, cur);cur = cur < 0 ? 0 : cur;}}}return max;}public static void main(String[] args) {int[][] matrix = { { -90, 48, 78 }, { 64, -40, 64 }, { -81, -7, 66 } };System.out.println(maxSum(matrix));}}
子数组的最大累乘积
题目:
给定一个double类型的数组arr,其中的元素可正、可负、可为0。返回子数组累乘的最大乘积。
思路:
假设以arr[i-1]结尾的数组最小累乘积为min,最大累乘积为max,那么以arr[i]结尾的数组的最大累乘积可能有三种情况。
- max*arr[i]//本身乘之前的最大累乘
- min*arr[i]//可能是负负得正变成最大的
- arr[i]//可能就是它本身,比如之前的max小于1
public class SubArrayMaxProduct {public static double maxProduct(double[] arr) {if (arr == null || arr.length == 0) {return 0;}double max = arr[0];double min = arr[0];double res = arr[0];double maxEnd = 0;double minEnd = 0;for (int i = 1; i < arr.length; ++i) {maxEnd = max * arr[i];minEnd = min * arr[i];max = Math.max(Math.max(maxEnd, minEnd), arr[i]);min = Math.min(Math.min(maxEnd, minEnd), arr[i]);res = Math.max(res, max);}return res;}public static void main(String[] args) {double[] arr = { -2.5, 4, 0, 3, 0.5, 8, -1 };System.out.println(maxProduct(arr));}}