动态规划之最大子段和问题

问题描述:
给定由n个整数(包含负整数)组成的序列a1,a2,...,an,求该序列子段和的最大值。

当所有整数均为负值时定义其最大子段和为0。
依此定义,所求的最优值为:
 
例如,当(a1,a2 , a3 , a4 , a5 ,a6)=(-2,11,-4,13,-5,-2)时,

最大子段和为:

11+(-4)+13 =20
1、最大子段和问题的简单算法:

代码:

  1. #include<iostream>  
  2. using namespace std;  
  3. int MaxSum(int a[],int n,int &besti,int &bestj){  
  4.     int sum=0;  
  5.     int i,j,k;  
  6.     for(i=1;i<=n;i++)  
  7.         for(j=i;j<=n;j++)  
  8.         {  
  9.             int thissum=0;  
  10.             for(k=i;k<=j;k++)thissum+=a[k];       
  11.             if(thissum>sum){  
  12.                 sum=thissum;  
  13.                 besti=i;  
  14.                 bestj=j;                 
  15.             }        
  16.         }  
  17.     return sum;  
  18.     }  
  19. int main(){  
  20.     int n,a[100],m,i,j,maxsum;  
  21.     cout<<"请输入整数序列的元素个数n:"<<endl;  
  22.     cin>>n;  
  23.     cout<<"请输入序列中各元素的值a[i](一共"<<n<<"个)"<<endl;  
  24.     //for(m=1;m<=n;i++)  
  25.         //cin>>a[m];  
  26.     for(m=0;m<n;m++)  
  27.         cin>>a[m];  
  28.     int b[100];  
  29.     for(m=0;m<n;m++)  
  30.         b[m+1]=a[m];  
  31.     maxsum=MaxSum(b,n,i,j);  
  32.     cout<<"整数序列的最大子段和是:"<<maxsum<<endl;  
  33.     cout<<"besti="<<i<<endl;  
  34.     cout<<"bestj="<<j<<endl;  
  35.     system("pause");  
  36.     }  


此算法的时间复杂度:O(n3)。

可对此算法进行适当改进,使其时间复杂度变为:O(n2)。

代码:

  1. #include<iostream>  
  2. using namespace std;  
  3. int MaxSum(int a[],int n,int &besti,int &bestj){  
  4.     int sum=0;  
  5.     int i,j,k;  
  6.     for(i=1;i<=n;i++){  
  7.         int thissum=0;  
  8.         for(j=i;j<=n;j++)  
  9.         {  
  10.             thissum+=a[j];       
  11.             if(thissum>sum){  
  12.                 sum=thissum;  
  13.                 besti=i;  
  14.                 bestj=j;                 
  15.             }        
  16.         }  
  17.     }  
  18.     return sum;  
  19.     }  
  20. int main(){  
  21.     int n,a[100],m,i,j,maxsum;  
  22.     cout<<"请输入整数序列的元素个数n:"<<endl;  
  23.     cin>>n;  
  24.     cout<<"请输入序列中各元素的值a[i](一共"<<n<<"个)"<<endl;  
  25.     //for(m=1;m<=n;i++)  
  26.         //cin>>a[m];  
  27.     for(m=0;m<n;m++)  
  28.         cin>>a[m];  
  29.     int b[100];  
  30.     for(m=0;m<n;m++)  
  31.         b[m+1]=a[m];  
  32.     maxsum=MaxSum(b,n,i,j);  
  33.     cout<<"整数序列的最大子段和是:"<<maxsum<<endl;  
  34.     cout<<"besti="<<i<<endl;  
  35.     cout<<"bestj="<<j<<endl;  
  36.     system("pause");  
  37.     }  


 

2、最大子段和问题的分治法:

代码:

//最大子段和,分治算法。T(n)=O(nlog(n))。

  1. #include<iostream>  
  2. using namespace std;  
  3. int MaxSubSum(int a[],int left,int right){  
  4.     int sum=0;  
  5.     if(left==right)sum=a[left]>0?a[left]:0;  
  6.     else{  
  7.          int center=(left+right)/2;  
  8.          int leftsum=MaxSubSum(a,left,center);  
  9.          int rightsum=MaxSubSum(a,center+1,right);  
  10.          int s1=0;  
  11.          int lefts=0;  
  12.          for(int i=center;i>=left;i--){  
  13.                  lefts+=a[i];  
  14.                  if(lefts>s1)s1=lefts;  
  15.                  }  
  16.          int s2=0;  
  17.          int rights=0;  
  18.          for(int i=center+1;i<=right;i++){  
  19.                  rights+=a[i];  
  20.                  if(rights>s2)s2=rights;  
  21.                  }  
  22.          sum=s1+s2;  
  23.          if(sum<leftsum)sum=leftsum;  
  24.          if(sum<rightsum)sum=rightsum;  
  25.          }  
  26.     return sum;  
  27. }  
  28. int main(){  
  29.     int n,a[100],m,maxsum;  
  30.     cout<<"请输入整数序列的元素个数n:"<<endl;  
  31.     cin>>n;  
  32.     cout<<"请输入序列中各元素的值a[i](一共"<<n<<"个)"<<endl;  
  33.     for(m=0;m<n;m++)  
  34.         cin>>a[m];  
  35.     int b[100];  
  36.     for(m=0;m<n;m++)  
  37.         b[m+1]=a[m];  
  38.     maxsum=MaxSubSum(b,1,n);  
  39.     cout<<"整数序列的最大子段和是:"<<maxsum<<endl;  
  40.     system("pause");  
  41.     }  

 


3 最大子段和问题的动态规划算法:

代码:

//最大子段和,动态规划,T(n)=O(n)。

  1. #include<iostream>  
  2. using namespace std;  
  3. int MaxSum(int n,int a[]){  
  4.     int sum=0;  
  5.     int b=0;  
  6.     for(int i=1;i<=n;i++){  
  7.             if(b>0)b+=a[i];  
  8.             else b=a[i];  
  9.             if(b>sum)sum=b;  
  10.             }  
  11.     return sum;  
  12.     }  
  13. int main(){  
  14.     int n,a[100],m,maxsum;  
  15.     cout<<"请输入整数序列的元素个数n:"<<endl;  
  16.     cin>>n;  
  17.     cout<<"请输入序列中各元素的值a[i](一共"<<n<<"个)"<<endl;  
  18.     for(m=0;m<n;m++)  
  19.         cin>>a[m];  
  20.     int b[100];  
  21.     for(m=0;m<n;m++)  
  22.         b[m+1]=a[m];  
  23.     maxsum=MaxSum(n,b);  
  24.     cout<<"整数序列的最大子段和是:"<<maxsum<<endl;  
  25.     system("pause");  
  26.     } 

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