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动态规划之连续乘积最大子数组 连续和最大子数组

一. 连续和最大子数组

给你一个整数数组 nums ,请你找出一个具有最大和的连续子数组(子数组最少包含一个元素),返回其最大和。
子数组 是数组中的一个连续部分。
示例 1:

输入:nums = [-2,1,-3,4,-1,2,1,-5,4]
输出:6
解释:连续子数组 [4,-1,2,1] 的和最大,为 6 。
示例 2:

输入:nums = [1]
输出:1
示例 3:

输入:nums = [5,4,-1,7,8]
输出:23

1.1 怎么想到使用动态规划?

当然是题目给的建议。

  1. 题目中讲,求最大和。
  2. 题目中讲,返回最大和。

我们要做的是求一个目标值(通常最大,最小), 不要求过程,只要结果。 对于这种题目,我们通常使用动态规划

1.2 动态规划第一步该做什么?

首先明确几个关键点。

  1. 最大连续子数组,与子序列区别开,即数组下标连续。
  2. 和最大,针对每个【i】怎么计算子问题。

当然就是找到状态转移方程啊!

f ( i ) = { f ( i − 1 ) + i ( i < = f ( i − 1 ) + i ) i ( i > f ( i − 1 ) + i ) f(i) =\left\{ \begin{aligned} f(i-1) + i (i <= f(i-1) + i) \\ i (i > f(i-1) + i) \end{aligned} \right. f(i)={f(i1)+i(i<=f(i1)+i)i(i>f(i1)+i)

求和的状态转移方程很简单。当我们有了 i - 1位置的结果,去求 i位置的连续子数组和,当然就是用 f ( i − 1 ) + i 和 i f(i-1) + i 和 i f(i1)+ii 比较一下,拿最大的呀

仔细想想,这不对吧?
在这里插入图片描述
这有什么不对的呢?

在这里插入图片描述
明显,前4个最大连续和是 1 + 2 + 3 = 6。

所以错在哪里了呢?或者说,我们怎么计算能得到6呢?

很简单,return 2 > 6 ? 2 : 6 不就行了吗

我们的函数计算的值是以当前坐标为结尾的数组的最大子数组。
动态规划的子问题和整体问题求的目标是一致的,只有状态再更迭,此处的状态就是下标index。

计算得到函数要与旧的最大值进行比较取最大。

fun maxSubArray(nums []int) int {pre, res := 0, nums[0]for _, v := range nums {pre = max(pre + v, v)res = max(res, pre)}return res
}

二. 连续乘积最大子数组

给你一个整数数组 nums ,请你找出数组中乘积最大的非空连续子数组(该子数组中至少包含一个数字),并返回该子数组所对应的乘积。

测试用例的答案是一个 32-位 整数。
子数组 是数组的连续子序列。

示例 1:

输入: nums = [2,3,-2,4]
输出: 6
解释: 子数组 [2,3] 有最大乘积 6。
示例 2:

输入: nums = [-2,0,-1]
输出: 0
解释: 结果不能为 2, 因为 [-2,-1] 不是子数组。

2.1 这个题目使用什么方法?

  1. 乘积最大。
  2. 返回乘积。
  3. 连续子数组。

这俩题目,是不是一样的。先想一想差别。

求最大值,返回结果, 那使用动态规划没什么问题。

2.2 直接写代码

fun maxSubArray(nums []int) int {pre, res := 1, nums[0]for _, v := range nums {pre = max(pre * v, v)res = max(res, pre)}return res
}

因为乘法,所以pre初始值改为1 。

会有问题吗?

在这里插入图片描述
明显的错误…

只是加法变乘法,原来的方案就行不通了。

问题就在于,乘法遇到负数,从最大变成了最小,-4 * 3 = -12

所以我们需要对这个负号进行一下特殊的处理。

2.3 状态该怎么变化呢?

如果遇到负数,我们希望使用一个最小的值与其做乘积运算,期望得到一个最大的值; 反之遇到正数,我们要用一个最大的值进行乘积运算。

所以,我们需要记两个值,分别是一个最大的preMax 和一个最小的preMin.

p r e M a x = f ( i ) m a x p r e M i n = f ( i ) m i n p r e M a x = M a x ( f ( i − 1 ) m a x ∗ n u m [ i ] , f ( i − 1 ) m i n ∗ n u m [ i ] , n u m [ I ] ) p r e M i n = M i n ( f ( i − 1 ) m i n ∗ n u m [ i ] , f ( i − 1 ) m a x ∗ n u m [ i ] , n u m [ I ] ) preMax = f(i)_{max} \\ preMin = f(i)_{min}\\ preMax = Max(f(i-1)_{max}*num[i], f(i-1)_{min} * num[i], num[I])\\ preMin= Min(f(i-1)_{min}*num[i], f(i-1)_{max} * num[i], num[I]) preMax=f(i)maxpreMin=f(i)minpreMax=Max(f(i1)maxnum[i],f(i1)minnum[i],num[I])preMin=Min(f(i1)minnum[i],f(i1)maxnum[i],num[I])

代码就比较简单了

func maxProduct(nums []int) int {preMax,preMin, res := 1,1, nums[0]for _,v := range nums {mn,mx := preMin,preMaxpreMax = max(mx * v, max(mn * v,v))preMin = min(mn * v, min(mx * v,v))res = max(preMax,res)}return res

为什么多了一行mn,mx := preMin,preMax
你可以去掉试试看~

20230902记录,今天先到这里。

http://www.lryc.cn/news/150147.html

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