面试的时候已经不是第一次遇到这个问题,该问题的解法也非常的多,穷举,分治,DP,扫描,复杂度也不尽相同,可以说题目很小,但是蕴含的技巧和算法知识却很多。
题目大致如下:
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。
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。
方法一:暴力算法
穷举所有的子数组,计算每个子数组的和,并找到最大和,这种算法的复杂度是O(n^3)
#include<stdio.h> #include <limits.h> int maxsum(int a[], int n){ int i ,j, k, sum = 0, max = 0; for(i = 0; i < n;i++){ for(j = i; j < n; j++){ for(k = i; k < j; k++){ sum += a[k]; } if(sum > max){ max = sum; } sum = 0; } } }
上面的方法通过穷举所有的子数组,然后比较每个子数组的和来找最大和,其实第三个循环是可以省略的,所以有下面的方法:
方法二:O(n^2)遍历,暴力方法改进
int maxsum(int a[], int n){ int i ,j, sum = 0, max = 0; for(i = 0; i < n;i++){ sum = 0; for(j = i+1; j < n; j++){ sum += a[k]; if(sum > max){ max = sum; } } } }
方法三:使用状态值
可以事先计算sum(0~n),那么sum(i~j)= sum(0~j)-sum(0~i),同理可以使用在O(n^2)的情况下计算出结果。
int maxsum(int a[],int n){ int i,j,sumOut=0,cumarr[10]; for(i=0;i<10;i++){ sumOut +=a[i]; cumarr[i]=sumOut; } int sumIn=0,max=0; for(i=0;i<n;i++){ for(j=i+1;j<n;j++){ sumIn=cumarr[j]-cumarr[i]; if(sumIn>max) max=sumIn; } } return max; }
方法四:扫描法
就是依次遍历数组,如果加上当前值使得sum值小于0,那么sum值直接从0开始重新计算和
int maxsum(int a[], int n){ int max = a[0]; int cur_sum = a[0]; int i; for(i = 1; i < n; i++){ cur_sum = cur_sum < 0 ? a[i] : cur_sum + a[i]; max = cur_sum > max ? cur_sum : max; } return max; }
这种方式同样适用于全是负数的情况,下面的两种写法会在数组元素全是负数的情况下返回0
int maxsum(int a[], int n) { int curSum = 0; int maxSum = 0; for (int i = 0; i < n; i++) { if (curSum + a[i] < 0) curSum = 0; else { curSum += a[i] ; maxSum = max(maxSum, curSum); } } return maxSum; }
int maxSum(int* a, int n) { int sum=0; //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 //也可以不改,当全是负数的情况,直接返回0,也不见得不行。 int b=0; for(int i=0; i<n; i++) { if(b<0) //... b=a[i]; else b+=a[i]; if(sum<b) sum=b; } return sum; }
方法五:动态规划求解
设sum[i]是数组前i个元素中连续最大和,max是sum[i]中最大数,作为第i+1个元素有两种选择:1、成为子数组新的开始元素,2、累加到前面找到的子数组中,于是状态转移方程如下:
sum[i] = max(sum[i-1] + a[i], a[i])
max = max(max, sum[i])
int maxsum(int a[], int n){ int *sum = (int *)malloc(n * sizeof(int)); sum[0] = a[0]; int i; int max = a[0]; for(i = 1; i < n;i++){ sum[i] = (sum[i-1] + a[i] > a[i] ? sum[i-1] + a[i]: a[i]); if(max < sum[i]){ max = sum[i]; } } return max; }