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  • 求连续子数组的最大和

    题目描述:
    输入一个整形数组,数组里有正数也有负数。
    数组中连续的一个或多个整数组成一个子数组,每个子数组都有一个和。
    求所有子数组的和的最大值。要求时间复杂度为O(n)。

    例如输入的数组为1, -2, 3, 10, -4, 7, 2, -5,和最大的子数组为3, 10, -4, 7, 2,
    因此输出为该子数组的和18。

    一. 动态规划

    设sum[i]为以第i个元素结尾且和最大的连续子数组。假设对于元素i,所有以它前面的元素结尾的子数组的长度都已经求得,那么以第i个元素结尾且和最大的连续子数组实际上,要么是以第i-1个元素结尾且和最大的连续子数组加上这个元素,要么是只包含第i个元素,即sum[i] = max(sum[i-1] + a[i], a[i])。可以通过判断sum[i-1] + a[i]是否大于a[i]来做选择,而这实际上等价于判断sum[i-1]是否大于0。由于每次运算只需要前一次的结果,因此并不需要像普通的动态规划那样保留之前所有的计算结果,只需要保留上一次的即可,因此算法的时间和空间复杂度都很小。

     1 result = a[1]
     2 sum = a[1]
     3 
     4 for i: 2 to LENGTH[a]
     5   if sum > 0
     6     sum += a[i]
     7   else
     8     sum = a[i]
     9 
    10   if sum > result
    11     result = sum
    12 
    13 return result

    二. 扫描法

    (后加注:这里提到的扫描法存在一个问题就是如果最大字段和小于0则算法没法给出正确答案。其实这个问题用动态规划就好,这里的扫描法其实真的不是个好方法,只是因为很有名所以还是粘出来了)

    当我们加上一个正数时,和会增加;当我们加上一个负数时,和会减少。如果当前得到的和是个负数,那么这个和在接下来的累加中应该抛弃并重新清零,不然的话这个负数将会减少接下来的和。实现:

     1 //copyright@ July 2010/10/18  
     2 //updated,2011.05.25.  
     3 #include <iostream.h>  
     4   
     5 int maxSum(int* a, int n)  
     6 {  
     7     int sum=0;  
     8     //其实要处理全是负数的情况,很简单,如稍后下面第3点所见,直接把这句改成:"int sum=a[0]"即可  
     9     //也可以不改,当全是负数的情况,直接返回0,也不见得不行。  
    10     int b=0;  
    11       
    12     for(int i=0; i<n; i++)  
    13     {  
    14         if(b<0)           //...  
    15             b=a[i];  
    16         else  
    17             b+=a[i];  
    18         if(sum<b)  
    19             sum=b;  
    20     }  
    21     return sum;  
    22 }  
    23   
    24 int main()  
    25 {  
    26     int a[10]={1, -2, 3, 10, -4, 7, 2, -5};  
    27     //int a[]={-1,-2,-3,-4};  //测试全是负数的用例  
    28     cout<<maxSum(a,8)<<endl;  
    29     return 0;  
    30 }  
    31   
    32 /*------------------------------------- 
    33 解释下: 
    34 例如输入的数组为1, -2, 3, 10, -4, 7, 2, -5, 
    35 那么最大的子数组为3, 10, -4, 7, 2, 
    36 因此输出为该子数组的和18。 
    37  
    38 所有的东西都在以下俩行, 
    39 即: 
    40 b  :  0  1  -1  3  13   9  16  18  13   
    41 sum:  0  1   1  3  13  13  16  18  18 
    42    
    43 其实算法很简单,当前面的几个数,加起来后,b<0后, 
    44 把b重新赋值,置为下一个元素,b=a[i]。 
    45 当b>sum,则更新sum=b; 
    46 若b<sum,则sum保持原值,不更新。。July、10/31。
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