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最大连续子序列

程序员文章站 2022-04-11 19:31:55
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最大连续子序列和问题是个很老的面试题了,最佳的解法是O(N)复杂度,当然其中的一些小的地方还是有些值得注意的地方的。这里还是总结三种常见的解法,重点关注最后一种O(N)的解法即可。需要注意的是有些题目中的最大连续子序列和如果为负,则返回0;而本题目中的最大连续子序列和并不返回0,如果是全为负数,则返回最大的负数即可。

问题描述

求取数组中最大连续子序列和,例如给定数组为A={1, 3, -2, 4, -5}, 则最大连续子序列和为6,即1+3+(-2)+ 4 = 6。

 

解法1—O(N^2)解法

因为最大连续子序列和只可能从数组0到n-1中某个位置开始,我们可以遍历0到n-1个位置,计算由这个位置开始的所有连续子序列和中的最大值。最终求出最大值即可。

更详细的讲,就是计算从位置0开始的最大连续子序列和,从位置1开始的最大连续子序列和。。。直到从位置n-1开始的最大连续子序列和,最后求出所有这些连续子序列和中的最大值就是答案。

int maxsequence(int arr[], int len)
{
    int max = arr[0]; //初始化最大值为第一个元素
    for (int i=0; i<len; i++) {
        int sum = 0; //sum必须清零
        for (int j=i; j<len; j++) { //从位置i开始计算从i开始的最大连续子序列和的大小,如果大于max,则更新max。
            sum += arr[j]; 
            if (sum > max)
                max = sum;
        }
    }
    return max;
}


 解法2—O(NlgN)解法

该问题还可以通过分治法来求解,最大连续子序列和要么出现在数组左半部分,要么出现在数组右半部分,要么横跨左右两半部分。因此求出这三种情况下的最大值就可以得到最大连续子序列和。

时间复杂度分析:规模为n个元素的问题分为规模为:n/2(左边)+n/2(右边)和找中间O(n)(整个序列都扫描了一次)

于是可以列出递归方程:

T(n)=2*T(n/2)+n

差比数列求解:T(n)=nlog2(n)

int maxsequence2(int a[], int l, int u)
{
    if (l > u) return 0;
    if (l == u) return a[l];
    int m = (l + u) / 2;
 
    /*求横跨左右的最大连续子序列左半部分*/   
    int lmax=a[m], lsum=0;
    for (int i=m; i>=l; i--) {
        lsum += a[i];
        if (lsum > lmax)
            lmax = lsum;
    }
    
    /*求横跨左右的最大连续子序列右半部分*/   
    int rmax=a[m+1], rsum = 0; 
    for (int i=m+1; i<=u; i++) { 
        rsum += a[i];
        if (rsum > rmax) 
            rmax = rsum; 
    }
    return max3(lmax+rmax, maxsequence2(a, l, m), maxsequence2(a, m+1, u)); //返回三者最大值
}
 
/*求三个数最大值*/
int max3(int i, int j, int k)
{
    if (i>=j && i>=k)
        return i;
    return max3(j, k, i);
} 

 

解法3—O(N)解法

还有一种更好的解法,只需要O(N)的时间。因为最大 连续子序列和只可能是以位置0~n-1中某个位置结尾。当遍历到第i个元素时,判断在它前面的连续子序列和是否大于0,如果大于0,则以位置i结尾的最大连续子序列和为元素i和前门的连续子序列和相加;否则,则以位置i结尾的最大连续子序列和为元素i。

int maxsequence3(int a[], int len)
{
    int maxsum, maxhere;
    maxsum = maxhere = a[0];   //初始化最大和为a【0】
    for (int i=1; i<len; i++) {
        if (maxhere <= 0)
            maxhere = a[i];  //如果前面位置最大连续子序列和小于等于0,则以当前位置i结尾的最大连续子序列和为a[i]
        else
            maxhere += a[i]; //如果前面位置最大连续子序列和大于0,则以当前位置i结尾的最大连续子序列和为它们两者之和
        if (maxhere > maxsum) {
            maxsum = maxhere;  //更新最大连续子序列和
        }
    }
    return maxsum;
}

备注:递归求时间复杂度

最大连续子序列

最大连续子序列

 

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原文链接:https://blog.csdn.net/sgbfblog/article/details/8032464