Q42连续子数组的最大和

连续子数组的最大和

题目

HZ偶尔会拿些专业问题来忽悠那些非计算机专业的同学。今天测试组开完会后,他又发话了:在古老的一维模式识别中,常常需要计算连续子向量的最大和,当向量全为正数的时候,问题很好解决。但是,如果向量中包含负数,是否应该包含某个负数,并期望旁边的正数会弥补它呢?例如:{6,-3,-2,7,-15,1,2,2},连续子向量的最大和为8(从第0个开始,到第3个为止)。给一个数组,返回它的最大连续子序列的和,你会不会被他忽悠住?(子向量的长度至少是1)

思路

思路1

首先,先用动态规划的思想来考虑。

假设f(k) 给出以数组的第 k个元素为结尾的 最大连续子序列和,则f(k)可定义如下,f(0)=arr[0]:

if (f(k-1)>0)
	f(k) = arr[k] + f(k-1)
else 
	f(k) = arr[k]

基于f(k),循环arr数组的每一个元素,比较以哪一个元素结尾的 f(k)最大,就好了。

但是这样的方法 消耗巨大。并且有重复的计算。

思路2

所以,从低往上,不采用递归,而是 依次计算 f(0), f(1), 并且记录 这过程中的最大值。

  • 维护一个currentSum 和 maxSum

  • 对于一个元素,如果前面的sum加上当前val 还要小于 val,那么不如从当前开始。不然就,加上该元素。

  • 每加一次,判断maxsum是否需要更新。

实现

//思路1的实现
class Solution {
public:
    int fSequenceSum(vector<int>& array, int index)
    {
        if(index==0)
            return array[index];
        int k = fSequenceSum(array, index-1);
        if(k <= 0)
            return array[index];
        else
            return k+array[index];        
    }
    int FindGreatestSumOfSubArray(vector<int> array) {
        if(array.empty()) return 0;
        //size 1 时
        int maxsum = array[0];
        for(int i=1; i<array.size(); ++i)
        {
            int tmp = fSequenceSum(array, i);
            maxsum = tmp>maxsum ? tmp : maxsum;           
        }
        return maxsum;    
    }
};
//思路2 的实现
class Solution {
public:
    int FindGreatestSumOfSubArray(vector<int> array) {
        if(array.empty()) return 0;
        int currentSum = array[0];
        int maxSum = currentSum;
        for(int i=1; i<array.size(); ++i)
        {
            int val = array[i];
            if((val + currentSum) < val)
                currentSum = val;
            else
                currentSum = val + currentSum;
            if(currentSum>maxSum)
                maxSum = currentSum;
        }
        return maxSum;
    }
};

思路3,分而治之

https://www.bilibili.com/video/av18586085?p=9

#include <limits.h>
class Solution {
public:

    //分治法
    /* 1.不断拆分,当前数组的最大子串和,等于 左边子串的最大子串和,右边子串的最大子串和 和 cross左右子串的最大值 中的 最大值
    https://www.bilibili.com/video/av18586085?p=9    */ 
    int maxSubArray(vector<int>& nums) {
        int result = INT_MIN;
        if(nums.empty()) return result;
        result = maxSubArrayCore(nums, 0, nums.size()-1);
        return result;
    }
    int maxSubArrayCore(vector<int>& nums, int left, int right)
    {
        if(left==right) return nums[left];
        int mid = (left+right) / 2;
        int leftMax = maxSubArrayCore(nums, left, mid);
        int rightMax = maxSubArrayCore(nums, mid+1, right);
        int crossMax = crossSubArrayMax(nums, left, right, mid);
        //返回 左边子串的最大子串和,右边子串的最大子串和 和 cross左右子串的最大值 中的 最大值
        return max(leftMax, max(rightMax, crossMax));
    }

    int crossSubArrayMax(vector<int>& nums, int left, int right, int mid)
    {
        //start from mid,  分别向两边扩展   <--mid-->
        int leftSum = nums[mid];
        int leftSumMax = leftSum; //[left, mid]
        for(int i=mid-1; i>=left; --i)
        {
            leftSum += nums[i];
            leftSumMax = max(leftSumMax, leftSum);
        }

        int rightSum = nums[mid+1];
        int rightSumMax = rightSum;//[mid+1, right]
        for(int i=mid+2; i<=right; ++i)
        {
            rightSum += nums[i];
            rightSumMax = max(rightSumMax, rightSum);
        }
        return leftSumMax + rightSumMax;
    }
};
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