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  • 309. 最佳买卖股票时机含冷冻期

    给定一个整数数组,其中第 i 个元素代表了第 i 天的股票价格 。​

    设计一个算法计算出最大利润。在满足以下约束条件下,你可以尽可能地完成更多的交易(多次买卖一支股票):

    你不能同时参与多笔交易(你必须在再次购买前出售掉之前的股票)。
    卖出股票后,你无法在第二天买入股票 (即冷冻期为 1 天)。
    示例:

    输入: [1,2,3,0,2]
    输出: 3
    解释: 对应的交易状态为: [买入, 卖出, 冷冻期, 买入, 卖出]

    解:这道题让我对动态规划的理解进了一步,理解了之前一个大神写的对状态这个词的理解

    动态规划

    思路与算法

    我们用 f[i]f[i] 表示第 ii 天结束之后的「累计最大收益」。根据题目描述,由于我们最多只能同时买入(持有)一支股票,并且卖出股票后有冷冻期的限制,因此我们会有三种不同的状态:

    我们目前持有一支股票,对应的「累计最大收益」记为 f[i][0];

    我们目前不持有任何股票,并且处于冷冻期中,对应的「累计最大收益」记为 f[i][1];

    我们目前不持有任何股票,并且不处于冷冻期中,对应的「累计最大收益」记为 f[i][2]。

    这里的「处于冷冻期」指的是在第 ii 天结束之后的状态。也就是说:如果第 ii 天结束之后处于冷冻期,那么第 i+1 天无法买入股票。

    如何进行状态转移呢?在第 ii 天时,我们可以在不违反规则的前提下进行「买入」或者「卖出」操作,此时第 ii 天的状态会从第 i-1 天的状态转移而来;我们也可以不进行任何操作,此时第 ii 天的状态就等同于第 i-1 天的状态。那么我们分别对这三种状态进行分析:

    对于 f[i][0],我们目前持有的这一支股票可以是在第 i-1i−1 天就已经持有的,对应的状态为 f[i-1][0];或者是第 i 天买入的,那么第 i-1天就不能持有股票并且不处于冷冻期中,对应的状态为 f[i-1][2] 加上买入股票的负收益 prices[i]。其他的类似 看代码

    https://leetcode-cn.com/problems/best-time-to-buy-and-sell-stock-with-cooldown/solution/zui-jia-mai-mai-gu-piao-shi-ji-han-leng-dong-qi-4/

    class Solution {
    public:
        int maxProfit(vector<int>& prices) {
            if (prices.empty()) {
                return 0;
            }
    
            int n = prices.size();
            // f[i][0]: 手上持有股票的最大收益
            // f[i][1]: 手上不持有股票,并且处于冷冻期中的累计最大收益
            // f[i][2]: 手上不持有股票,并且不在冷冻期中的累计最大收益
            vector<vector<int>> f(n, vector<int>(3));
            f[0][0] = -prices[0];
            for (int i = 1; i < n; ++i) {
                f[i][0] = max(f[i - 1][0], f[i - 1][2] - prices[i]);
                f[i][1] = f[i - 1][0] + prices[i];
                f[i][2] = max(f[i - 1][1], f[i - 1][2]);
            }
            return max(f[n - 1][1], f[n - 1][2]);
        }
    };

    动态规划思路与算法
    我们用 f[i]f[i] 表示第 ii 天结束之后的「累计最大收益」。根据题目描述,由于我们最多只能同时买入(持有)一支股票,并且卖出股票后有冷冻期的限制,因此我们会有三种不同的状态:
    我们目前持有一支股票,对应的「累计最大收益」记为 f[i][0]f[i][0];
    我们目前不持有任何股票,并且处于冷冻期中,对应的「累计最大收益」记为 f[i][1]f[i][1];
    我们目前不持有任何股票,并且不处于冷冻期中,对应的「累计最大收益」记为 f[i][2]f[i][2]。
    这里的「处于冷冻期」指的是在第 ii 天结束之后的状态。也就是说:如果第 ii 天结束之后处于冷冻期,那么第 i+1i+1 天无法买入股票。
    如何进行状态转移呢?在第 ii 天时,我们可以在不违反规则的前提下进行「买入」或者「卖出」操作,此时第 ii 天的状态会从第 i-1i−1 天的状态转移而来;我们也可以不进行任何操作,此时第 ii 天的状态就等同于第 i-1i−1 天的状态。那么我们分别对这三种状态进行分析:
    对于 f[i][0]f[i][0],我们目前持有的这一支股票可以是在第 i-1i−1 天就已经持有的,对应的状态为 f[i-1][0]f[i−1][0];或者是第 ii 天买入的,那么第 i-1i−1 天就不能持有股票并且不处于冷冻期中,对应的状态为 f[i-1][2]f[i−1][2] 加上买入股票的负收益 {it prices}[i]prices[i]。因此状态转移方程为:
    f[i][0] = max(f[i-1][0], f[i-1][2] - {it prices}[i])f[i][0]=max(f[i−1][0],f[i−1][2]−prices[i])
    对于 f[i][1]f[i][1],我们在第 ii 天结束之后处于冷冻期的原因是在当天卖出了股票,那么说明在第 i-1i−1 天时我们必须持有一支股票,对应的状态为 f[i-1][0]f[i−1][0] 加上卖出股票的正收益 {it prices}[i]prices[i]。因此状态转移方程为:
    f[i][1] = f[i-1][0] + {it prices}[i]f[i][1]=f[i−1][0]+prices[i]
    对于 f[i][2]f[i][2],我们在第 ii 天结束之后不持有任何股票并且不处于冷冻期,说明当天没有进行任何操作,即第 i-1i−1 天时不持有任何股票:如果处于冷冻期,对应的状态为 f[i-1][1]f[i−1][1];如果不处于冷冻期,对应的状态为 f[i-1][2]f[i−1][2]。因此状态转移方程为:
    f[i][2] = max(f[i-1][1], f[i-1][2])f[i][2]=max(f[i−1][1],f[i−1][2])
    这样我们就得到了所有的状态转移方程。如果一共有 nn 天,那么最终的答案即为:
    max(f[n-1][0], f[n-1][1], f[n-1][2])max(f[n−1][0],f[n−1][1],f[n−1][2])
    注意到如果在最后一天(第 n-1n−1 天)结束之后,手上仍然持有股票,那么显然是没有任何意义的。因此更加精确地,最终的答案实际上是 f[n-1][1]f[n−1][1] 和 f[n-1][2]f[n−1][2] 中的较大值,即:
    max(f[n-1][1], f[n-1][2])max(f[n−1][1],f[n−1][2])
    细节
    我们可以将第 00 天的情况作为动态规划中的边界条件:
    egin{cases} f[0][0] &= -{it prices}[0] \ f[0][1] &= 0 \ f[0][2] &= 0 end{cases}⎩⎪⎨⎪⎧​  f[0][0]f[0][1]f[0][2]​  =−prices[0]=0=0​ 


    作者:LeetCode-Solution链接:https://leetcode-cn.com/problems/best-time-to-buy-and-sell-stock-with-cooldown/solution/zui-jia-mai-mai-gu-piao-shi-ji-han-leng-dong-qi-4/来源:力扣(LeetCode)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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