Find the contiguous subarray within an array (containing at least one number) which has the largest sum.

For example, given the array [−2,1,−3,4,−1,2,1,−5,4],
the contiguous subarray [4,−1,2,1] has the largest sum = 6.

题目:

最大子数组和

思路:

1、暴力枚举

起点:i=0,...,n-1;终点:j=i,....,n-1;依次求[i,j]区间的和,时间复杂度O(n^3)

2、优化枚举

起点:i=0,...,n-1;终点:j=i,....,n-1;累计求[i,j]区间的和,时间复杂度O(n^2)

3、分治算法

分:两个等长的子数组,分别求解,复杂度O(nlogn)

合:求包含中间点的最大子数组之和,复杂度O(n)

时间复杂度:O(nlogn)

4、动态规划

假设dp[i]表示以a[i]结尾的最大子数组和,那么

状态转移方程:

dp[i]=max(dp[i-1]+a[i],a[i])

  • 包含a[0,i-1]:dp[i-1]+a[i]
  • 不包含a[0,i-1]:a[i]

初始值:

dp[0]=a[0]

复杂度:

时间复杂度:O(n),空间复杂度:O(n)

空间优化:

dp[i]只与dp[i-1]有关,因此状态转移方程优化为:

best=max(best+a[i],a[i])

其实这里的动态规划实现的是一种简单的逻辑,即前面的数组和大于0,则加上,小于或等于0,则放弃。

if(cur>0)
  cur+=A[i];
else
  cur=A[i];

5、前缀数组和

定义:sum[i]=a[0]+a[1]+...+a[i]

sum(A[i....j])=sum[j]-sum[i-1]

对于数组A,以A[i]结尾的最大子数组和为sum[i]-min(sum(k)),k=0...i-1,因此需保存每一步计算中的最小sum值。

依次计算以A[i]结尾的最大子数组和,然后保留其最大值即可,详见代码。

代码:

只实现分治、动态规划以及前缀和三种思路

1、分治

class Solution {
public:
int maxSubArray(int A[], int n) {
if(n==1)
return A[0]; int mid=n/2;
int left=maxSubArray(A,mid);
int right=maxSubArray(A+mid,n-mid);
int ans=max(left,right); int cur=A[mid-1];
int tmp=cur;
for(int i=mid-2;i>=0;i--){
cur+=A[i];
if(cur>tmp)
tmp=cur;
}
cur=tmp;
for(int i=mid;i<n;i++){
cur+=A[i];
if(cur>tmp)
tmp=cur;
} return max(ans,tmp); }
};

2、动态规划

class Solution {
public:
int maxSubArray(int A[], int n) {
int cur=A[0];
int max=A[0];
for(int i=1;i<n;i++){
if(cur>0)
cur+=A[i];
else
cur=A[i];
if(cur>max)
max=cur;
}
return max;
}
};
class Solution {
public:
int maxSubArray(int A[], int n) {
int endhere=A[0];
int ans=A[0]; for(int i=1;i<n;i++){
endhere=max(endhere+A[i],A[i]);
ans=max(ans,endhere);
} return ans;
}
};

3、前缀数组和

class Solution {
public:
int maxSubArray(int A[], int n) {
int sum=A[0];
int minSum=min(0,sum);
int ans=A[0]; for(int i=1;i<n;i++){
sum+=A[i];
ans=max(ans,sum-minSum);
minSum=min(minSum,sum);
} return ans;
}
};

  

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