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  • LeetCode53:最大子序和

    给定一个整数数组 nums ,找到一个具有最大和的连续子数组(子数组最少包含一个元素),返回其最大和。

    示例:

    输入: [-2,1,-3,4,-1,2,1,-5,4],
    输出: 6
    解释: 连续子数组 [4,-1,2,1] 的和最大,为 6。
    进阶:

    如果你已经实现复杂度为 O(n) 的解法,尝试使用更为精妙的分治法求解。

    O(n)的方法就是遍历,然后一直记录直到上一个位置的最大值,记录为last。如果last小于0就清零,然后再加上当前位置的值,最后与best进行比较。

     1 class Solution {
     2 public:
     3     int maxSubArray(vector<int>& nums) {
     4         int last=0,best=INT_MIN;
     5         for(int i=0;i<nums.size();i++){
     6             if(last<0)
     7                 last=0;
     8             last+=nums[i];
     9             best=last>best?last:best;
    10         }
    11         return best;
    12     }
    13 };

    还有就是分治法,非常巧妙,可以在logn时间内解决问题,这里贴一下LeetCode的解析。

    这个分治方法类似于「线段树求解 LCIS 问题」的 pushUp 操作。 也许读者还没有接触过线段树,没有关系,方法二的内容假设你没有任何线段树的基础。当然,如果读者有兴趣的话,推荐看一看线段树区间合并法解决 多次询问 的「区间最长连续上升序列问题」和「区间最大子段和问题」,还是非常有趣的。

    我们定义一个操作 get(a, l, r) 表示查询 aa 序列 [l, r][l,r] 区间内的最大子段和,那么最终我们要求的答案就是 get(nums, 0, nums.size() - 1)。如何分治实现这个操作呢?对于一个区间 [l, r][l,r],我们取 m = lfloor frac{l + r}{2} floorm=⌊
    2
    l+r

    ⌋,对区间 [l, m][l,m] 和 [m + 1, r][m+1,r] 分治求解。当递归逐层深入直到区间长度缩小为 11 的时候,递归「开始回升」。这个时候我们考虑如何通过 [l, m][l,m] 区间的信息和 [m + 1, r][m+1,r] 区间的信息合并成区间 [l, r][l,r] 的信息。最关键的两个问题是:

    我们要维护区间的哪些信息呢?
    我们如何合并这些信息呢?
    对于一个区间 [l, r][l,r],我们可以维护四个量:

    lSum 表示 [l, r][l,r] 内以 ll 为左端点的最大子段和
    rSum 表示 [l, r][l,r] 内以 rr 为右端点的最大子段和
    mSum 表示 [l, r][l,r] 内的最大子段和
    iSum 表示 [l, r][l,r] 的区间和
    以下简称 [l, m][l,m] 为 [l, r][l,r] 的「左子区间」,[m + 1, r][m+1,r] 为 [l, r][l,r] 的「右子区间」。我们考虑如何维护这些量呢(如何通过左右子区间的信息合并得到 [l, r][l,r] 的信息)?对于长度为 11 的区间 [i, i][i,i],四个量的值都和 a_ia
    i

    相等。对于长度大于 11 的区间:

    首先最好维护的是 iSum,区间 [l, r][l,r] 的 iSum 就等于「左子区间」的 iSum 加上「右子区间」的 iSum。
    对于 [l, r][l,r] 的 lSum,存在两种可能,它要么等于「左子区间」的 lSum,要么等于「左子区间」的 iSum 加上「右子区间」的 lSum,二者取大。
    对于 [l, r][l,r] 的 rSum,同理,它要么等于「右子区间」的 rSum,要么等于「右子区间」的 iSum 加上「左子区间」的 rSum,二者取大。
    当计算好上面的三个量之后,就很好计算 [l, r][l,r] 的 mSum 了。我们可以考虑 [l, r][l,r] 的 mSum 对应的区间是否跨越 mm——它可能不跨越 mm,也就是说 [l, r][l,r] 的 mSum 可能是「左子区间」的 mSum 和 「右子区间」的 mSum 中的一个;它也可能跨越 mm,可能是「左子区间」的 rSum 和 「右子区间」的 lSum 求和。三者取大。
    这样问题就得到了解决。

     1 class Solution {
     2 public:
     3     struct Status {
     4         int lSum, rSum, mSum, iSum;
     5     };
     6 
     7     Status pushUp(Status l, Status r) {
     8         int iSum = l.iSum + r.iSum;
     9         int lSum = max(l.lSum, l.iSum + r.lSum);
    10         int rSum = max(r.rSum, r.iSum + l.rSum);
    11         int mSum = max(max(l.mSum, r.mSum), l.rSum + r.lSum);
    12         return (Status) {lSum, rSum, mSum, iSum};
    13     };
    14 
    15     Status get(vector<int> &a, int l, int r) {
    16         if (l == r) return (Status) {a[l], a[l], a[l], a[l]};
    17         int m = (l + r) >> 1;
    18         Status lSub = get(a, l, m);
    19         Status rSub = get(a, m + 1, r);
    20         return pushUp(lSub, rSub);
    21     }
    22 
    23     int maxSubArray(vector<int>& nums) {
    24         return get(nums, 0, nums.size() - 1).mSum;
    25     }
    26 };
    27 
    28 作者:LeetCode-Solution
    29 链接:https://leetcode-cn.com/problems/maximum-subarray/solution/zui-da-zi-xu-he-by-leetcode-solution/
    30 来源:力扣(LeetCode)
    31 著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。
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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/rookiez/p/13210446.html
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