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连续最高天数的销售额(动态规划)

某公司每日销售额记于整数数组 sales,请返回所有 连续 一或多天销售额总和的最大值。

要求实现时间复杂度为 O(n) 的算法。

示例 1:

输入:sales = [-2,1,-3,4,-1,2,1,-5,4]
输出:6
解释:[4,-1,2,1] 此连续四天的销售总额最高,为 6。

示例 2:

输入:sales = [5,4,-1,7,8]
输出:23
解释:[5,4,-1,7,8] 此连续五天的销售总额最高,为 23。 

动态规划:

class Solution {
public:int maxSales(vector<int>& sales) {// 创建dp数组,dp[i]表示以sales[i]为结尾的最大连续子数组和vector<int> dp(sales.size());// 初始化:以第一个元素为结尾的最大子数组和就是它本身dp[0] = sales[0];// 记录全局最大子数组和,初始值为第一个元素的dp值int MAX = dp[0];// 从第二个元素开始遍历数组for(int i = 1; i < sales.size(); i++) {// 状态转移方程:// 要么当前元素单独作为一个子数组(sales[i]),// 要么当前元素接在以i-1为结尾的子数组后面(dp[i-1] + sales[i])// 取两种情况中的较大值作为dp[i]dp[i] = max(sales[i], dp[i-1] + sales[i]);// 更新全局最大值,比较当前MAX和新计算的dp[i]MAX = max(MAX, dp[i]);}// 返回全局最大子数组和return MAX;}
};

解析:

一、动态规划核心思路

  1. 定义 DP 状态
    定义 dp[i] 表示:以数组第 i 个元素为结尾的最大连续子数组的和
    这里的「以第 i 个元素为结尾」是关键,它确保了子数组的连续性(必须包含 sales[i])。

  2. 状态转移方程
    对于每个位置 ii ≥ 1),dp[i] 的值取决于两种情况:

    • 情况 1:从当前元素 sales[i] 重新开始一个子数组(此时子数组仅包含 sales[i])。
    • 情况 2:将当前元素 sales[i] 加入到「以 i-1 为结尾的子数组」中(此时子数组是 dp[i-1] 对应的子数组加上 sales[i])。

    因此,状态转移方程为:

    cpp

    运行

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

    这意味着:取两种情况中结果更大的一种,作为「以 i 结尾的最优子数组和」。

  3. 全局最大值
    用变量 MAX 记录所有 dp[i] 中的最大值,即整个数组的最大子数组和。

二、代码执行步骤(以示例 sales = [-2, 1, -3, 4, -1, 2, 1, -5, 4] 为例)

  1. 初始化

    • dp 数组长度与 sales 相同,dp[0] = sales[0] = -2(第一个元素的最大子数组就是它本身)。
    • MAX 初始化为 dp[0] = -2
  2. 遍历计算(i 从 1 到 8)

    • i=1
      dp[1] = max(1, dp[0] + 1) = max(1, -2 + 1) = 1(子数组 [1]),MAX 更新为 1。
    • i=2
      dp[2] = max(-3, dp[1] + (-3)) = max(-3, 1 - 3) = -2(子数组 [1, -3]),MAX 保持 1。
    • i=3
      dp[3] = max(4, dp[2] + 4) = max(4, -2 + 4) = 4(子数组 [4]),MAX 更新为 4。
    • i=4
      dp[4] = max(-1, dp[3] + (-1)) = max(-1, 4 - 1) = 3(子数组 [4, -1]),MAX 保持 4。
    • i=5
      dp[5] = max(2, dp[4] + 2) = max(2, 3 + 2) = 5(子数组 [4, -1, 2]),MAX 更新为 5。
    • i=6
      dp[6] = max(1, dp[5] + 1) = max(1, 5 + 1) = 6(子数组 [4, -1, 2, 1]),MAX 更新为 6。
    • i=7
      dp[7] = max(-5, dp[6] + (-5)) = max(-5, 6 - 5) = 1(子数组 [4, -1, 2, 1, -5]),MAX 保持 6。
    • i=8
      dp[8] = max(4, dp[7] + 4) = max(4, 1 + 4) = 5(子数组 [4, -1, 2, 1, -5, 4]),MAX 保持 6。
  3. 返回结果
    最终 MAX = 6,即最大子数组和为 6。

三、复杂度分析

  • 时间复杂度:O (n),其中 n 是数组长度。只需遍历一次数组即可计算所有 dp[i]
  • 空间复杂度:O (n),用于存储 dp 数组

动态规划(优化):

class Solution {
public:int maxSales(vector<int>& sales) {// term 记录以当前元素为结尾的最大连续子数组和(滚动变量,替代dp数组)int term = sales[0];// MAX 记录全局最大子数组和int MAX = term;// 从第二个元素开始遍历数组for(int i = 1; i < sales.size(); i++) {// 核心逻辑:// 要么从当前元素重新开始一个子数组(取sales[i]),// 要么延续之前的子数组(取term + sales[i]),// 选择两者中更大的值更新termterm = max(sales[i], term + sales[i]);// 每次更新term后,比较并更新全局最大值MAX = max(MAX, term);}// 返回全局最大子数组和return MAX;}
};
  1. 滚动变量替代 DP 数组
    用 term 替代了之前的 dp 数组,它的含义与 dp[i] 完全一致(以当前元素为结尾的最大连续子数组和),但节省了 O (n) 的空间。

  2. 初始化逻辑

    • term 初始化为 sales[0](第一个元素的最大子数组和就是其本身)。
    • MAX 初始化为 term,记录初始的全局最大值。
  3. 核心迭代逻辑
    对于每个元素 sales[i]

    • term = max(sales[i], term + sales[i]):决策是否延续之前的子数组,确保 term 始终是 “以 i 结尾的最优解”。
    • MAX = max(MAX, term):从所有 “以 i 结尾的最优解” 中筛选出全局最大值。
  4. 复杂度优化

    • 时间复杂度仍为 O (n)(遍历一次数组)。
    • 空间复杂度从 O (n) 优化为 O (1)(仅用两个变量),是该问题的最优空间解法。

http://www.dtcms.com/a/320103.html

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