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  • 每日算法系列【LeetCode 1031】两个非重叠子数组的最大和

    题目描述

    给出非负整数数组 A ,返回两个非重叠(连续)子数组中元素的最大和,子数组的长度分别为 L 和 M。(这里需要澄清的是,长为 L 的子数组可以出现在长为 M 的子数组之前或之后。)

    示例1

            输入:
    A = [0,6,5,2,2,5,1,9,4], L = 1, M = 2
    输出:
    20
    解释:
    子数组的一种选择中,[9] 长度为 1,[6,5] 长度为 2。
          

    示例2

            输入:
    A = [3,8,1,3,2,1,8,9,0], L = 3, M = 2
    输出:
    29
    解释:
    子数组的一种选择中,[3,8,1] 长度为 3,[8,9] 长度为 2。
          

    示例3

            输入:
    A = [2,1,5,6,0,9,5,0,3,8], L = 4, M = 3
    输出:
    31
    解释:
    子数组的一种选择中,[5,6,0,9] 长度为 4,[0,3,8] 长度为 3。
          

    提示

    • L >= 1
    • M >= 1
    • L + M <= A.length <= 1000
    • 0 <= A[i] <= 1000

    题解

    这题意思就是找到两段给定长度的、不重合的、连续的区间,使得两段区间和最大。

    因为长度是给定的,所以我们只需要预处理好前缀和 sum ,然后给定区间右端点,就可以直接算出区间和。 那么如果枚举两段区间的右端点,时间复杂度也才 O(n^2) ,极限情况下也就 1e6 左右,貌似也还可以接受。

    那有没有更快的方法呢?试试动态规划!因为两段区间有前后顺序,我们不妨假设长度为 L 的区间在后面。 用 dpm[i] 表示前 i 个数中长度为 M 的区间和的最大值。 那么 dpm[i] = max{dpm[i-1], sum[i] - sum[i-M]} ,也就是要么取最后 M 个数,要么最后一个数不取,在前 i - 1 个数里面找答案。 然后 dpm 全部处理完之后,遍历数组,假设长度为 L 的区间以 A[i] 结束,那么我们只需要在 A[0] 到 A[i-L] 中间找长度为 M 的区间最大和就行了,那答案不就是上面求好的 dpm[i-L] 吗?这样最终时间复杂度就是 O(n) 了。

    结束了吗?并没有!空间还能不能优化呢?其实当我们遍历长度为 L 的区间时,长度为 M 的区间不用每次都重新遍历,可以重复利用之前的结果,每次向右移动直到和长度为 L 的区间衔接上为止。这样就等于用了两个指针,分别指向了两个区间的右端点,总共最多移动 2n 次就行了。

    代码

    动态规划(c++)

            class Solution {
    public:
        static const int N = 1010;
        int dpl[N], dpm[N], sum[N];
    
        int maxSumTwoNoOverlap(vector<int>& A, int L, int M) {
            memset(dpl, 0, sizeof dpl);
            memset(dpm, 0, sizeof dpm);
            sum[0] = 0;
            int n = A.size();
            for (int i = 0; i < n; ++i) {
                sum[i+1] = sum[i] + A[i];
            }
            dpl[L] = sum[L];
            dpm[M] = sum[M];
            int res = 0;
            for (int i = 0; i < n; ++i) {
                if (i >= L) {
                    dpl[i+1] = max(dpl[i], sum[i+1] - sum[i+1-L]);
                    res = max(res, sum[i+1] - sum[i+1-L] + dpm[i+1-L]);
                }
                if (i >= M) {
                    dpm[i+1] = max(dpm[i], sum[i+1] - sum[i+1-M]);
                    res = max(res, sum[i+1] - sum[i+1-M] + dpl[i+1-M]);
                }
            }
            return res;
        }
    };
    
          

    动态规划(python)

            class Solution:
        def maxSumTwoNoOverlap(self, A: List[int], L: int, M: int) -> int:
            N = 1010
            dpl = [0] * N
            dpm = [0] * N
            sum = [0] * N
            n = len(A)
            for i in range(n):
                sum[i+1] = sum[i] + A[i]
            dpl[L] = sum[L]
            dpm[M] = sum[M]
            res = 0
            for i in range(n):
                if i >= L:
                    dpl[i+1] = max(dpl[i], sum[i+1] - sum[i+1-L])
                    res = max(res, sum[i+1] - sum[i+1-L] + dpm[i+1-L])
                if i >= M:
                    dpm[i+1] = max(dpm[i], sum[i+1] - sum[i+1-M])
                    res = max(res, sum[i+1] - sum[i+1-M] + dpl[i+1-M])
            return res
          

    指针法(c++)

            class Solution {
    public:
        static const int N = 1010;
        int sum[N];
    
        int maxSumTwoNoOverlap(vector<int>& A, int L, int M) {
            sum[0] = 0;
            int n = A.size();
            for (int i = 0; i < n; ++i) {
                sum[i+1] = sum[i] + A[i];
            }
            int lmax = 0, mmax = 0, res = 0;
            for (int i = L+M; i <= n; ++i) {
                lmax = max(lmax, sum[i-M] - sum[i-M-L]);
                mmax = max(mmax, sum[i-L] - sum[i-L-M]);
                res = max(res, lmax + sum[i] - sum[i-M]);
                res = max(res, mmax + sum[i] - sum[i-L]);
            }
            return res;
        }
    };
    
          

    指针法(python)

            class Solution:
        def maxSumTwoNoOverlap(self, A: List[int], L: int, M: int) -> int:
            N = 1010
            sum = [0] * N
            n = len(A)
            for i in range(n):
                sum[i+1] = sum[i] + A[i]
            lmax = mmax = res = 0
            for i in range(L+M, n+1):
                lmax = max(lmax, sum[i-M] - sum[i-M-L])
                mmax = max(mmax, sum[i-L] - sum[i-L-M])
                res = max(res, lmax + sum[i] - sum[i-M])
                res = max(res, mmax + sum[i] - sum[i-L])
            return res
          

    后记

    思考问题要从简单往困难思考,先想想暴力怎么做?再想想怎么优化它。就算做出来了,也不要拘泥于一种解法,还有代码上能否优化?变量、写法上能否更优美一点?

    当然很熟练了之后这些都不用考虑了,上来像我一样直接一步到位就行了,嘻嘻。

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