现在的位置: 首页 > 综合 > 正文

求连续子数组的最大和O(n)解法之思路与Java实现 做算法题的几个思路

2017年11月28日 ⁄ 综合 ⁄ 共 1430字 ⁄ 字号 评论关闭

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)。

思路:

参考博文《做算法题的几个思路》,我们可以使用分治法或者减治法来处理这个问题。

分治法

目标:把1个大问题分成2个小问题,2个小问题还可以再分,直到问题规模小的可以简单解决。

将该数组等分成两个子数组,假如知道左右两侧两个数组的各自的最大子数组和,那么整个数组的最大子数组和可能为三种情况:

  • 右侧数组的最大子数组和
  • 左侧数组的最大子数组和
  • 左右两侧数组中间毗邻位置连接形成的子数组的和的最大值(如-6,4,-3,2####5,-6,9,-8,左侧最大值为4,右侧为9,中间毗邻位置从2和5向两侧相加,得到中间毗邻子数组4,-3,2,5,-6,9和为11,三者比较得最大子数组和为11)。

递归到数组中只包含一个数字。

这种思路也是可行的。进行ln(n)次拆分,每次拆分后进行n次比较,所以算法复杂度为n*ln(n)。但还达不到题目的要求。

减治法

目标:将问题规模不断减小,直到可以简单处理为止。

假设我们已知一个数组的最大子数组和,现在在该数组后面增加一个数字,新数组的最大子数组和可能是什么呢:

  • 原数组的最大子数组和;
  • 新增加的数字为正数,和最右侧的子数组形成了一个新的最大子数组和(所以为了通过一次遍历完成,我们需要保存最右侧的子数组的最大和)。

然后将两个数字进行比较即可。

所以减治至数组只包含最左侧一个数字,我们知道它的最大子数组和和最右侧子数组最大和都为还数字,逐次加1个数字直到整个数组即可。

代码如下:

package cn.dfeng;

/**
 * 获得连续子数组的最大和
 * @author dfeng
 *
 */
public class MaxSubArraySum {

	private static long getMax(long a, long b) {
		return a > b ? a : b;
	}
	
	/**
	 * 获得连续子数组的最大和
	 * @param array
	 * @return 最大和,此处用了Long型是为了表示当参数为null或空时,可以返回null,返回其它任何数字都可能引起歧义。
	 */
	public static Long getMax(int[] array) {
		
		if (array == null || array.length <= 0) {
			return null;
		}
		
		long maxSum = array[0]; //所有子数组中最大的和
		long righteEdge = array[0]; //右侧子数组的最大和
		for (int i = 1; i < array.length; i++) {
			//当右侧子数组的最大和为负数时,对于新数组,右侧子数组的最大和为新增加的数。
			if (righteEdge < 0) {
				righteEdge = array[i];
			} else { //为正数时,对于新数组,右侧子数组的最大和为新增加的数 + 原来的最大和。
				righteEdge += array[i];
			}
			//所有子数组中最大的和
			maxSum = getMax(righteEdge, maxSum);
		}
		return maxSum;
	}

	public static void main(String[] args) {
		int[] array = {1, -2, 3, 10, -4, 7, 2, -5};
		System.out.println("Max sum: " + MaxSubArraySum.getMax(array));
	}

}

整个算法的时间复杂度为O(n),空间复杂度为O(1).

抱歉!评论已关闭.