LeetCode 123. Best Time to Buy and Sell Stock III

123. Best Time to Buy and Sell Stock III

Say you have an array for which the ith element is the price of a given stock on day i.

Design an algorithm to find the maximum profit. You may complete at most two transactions.

Note: You may not engage in multiple transactions at the same time (i.e., you must sell the stock before you buy again).

Example 1:

Input: [3,3,5,0,0,3,1,4]
Output: 6
Explanation: Buy on day 4 (price = 0) and sell on day 6 (price = 3), profit = 3-0 = 3.
             Then buy on day 7 (price = 1) and sell on day 8 (price = 4), profit = 4-1 = 3.

Example 2:

Input: [1,2,3,4,5]
Output: 4
Explanation: Buy on day 1 (price = 1) and sell on day 5 (price = 5), profit = 5-1 = 4.
             Note that you cannot buy on day 1, buy on day 2 and sell them later, as you are
             engaging multiple transactions at the same time. You must sell before buying again.

Example 3:

Input: [7,6,4,3,1]
Output: 0
Explanation: In this case, no transaction is done, i.e. max profit = 0.

 

方法一:

class Solution 
{
public:
    int maxProfit(vector<int>& prices) 
{
        int n = prices.size();
        if (!n) return 0;
        vector<int> f(n, 0);
        int minv = INT_MAX;
        for (int i = 0; i < n; i ++ )
        {
            if (i) f[i] = f[i - 1];
            if (prices[i] > minv)
                f[i] = max(f[i], prices[i] - minv);
            minv = min(minv, prices[i]);
        }
        int res = f[n - 1];
        int maxv = INT_MIN;
        for (int i = n - 1; i > 0; i -- )
        {
            if (prices[i] < maxv)
                res = max(res, maxv - prices[i] + f[i - 1]);
            maxv = max(maxv, prices[i]);
        }
        return res;
    }
};

 

方法二:

//solve2
//它定义了4个状态:
//Buy1[i]表示前i天做第一笔交易买入股票后剩下的最多的钱
//Sell1[i]表示前i天做第一笔交易卖出股票后剩下的最多的钱
//Buy2[i]表示前i天做第二笔交易买入股票后剩下的最多的钱
//Sell2[i]表示前i天做第二笔交易卖出股票后剩下的最多的钱

//so
//      Sell2[i]=max{Sell2[i-1],Buy2[i-1]+prices[i]}
//      Buy2[i]=max{Buy2[i-1],Sell[i-1]-prices[i]}
//      Sell1[i]=max{Sell[i-1],Buy1[i-1]+prices[i]}
//      Buy1[i]=max{Buy[i-1],-prices[i]}

class Solution
{
public:
    int maxProfit(vector<int>& prices)
    {
        int buy1=numeric_limits<int>::min();
        int buy2=numeric_limits<int>::min();
        int sell1=0;
        int sell2=0;
        for(int i=0;i<prices.size();i++)
        {
            sell2=max(sell2,buy2+prices[i]);
            buy2=max(buy2,sell1-prices[i]);
            sell1=max(sell1,buy1+prices[i]);
            buy1=max(buy1,-prices[i]);
        }
        return sell2;
    }
};

方法三:

这里我们先解释最多可以进行k次交易的算法,然后最多进行两次我们只需要把k取成2即可。我们还是使用“局部最优和全局最优解法”。我们维护两种量,一个是当前到达第i天可以最多进行j次交易,最好的利润是多少(global[i][j]),另一个是当前到达第i天,最多可进行j次交易,并且最后一次交易在当天卖出的最好的利润是多少(local[i][j])。下面我们来看递推式,全局的比较简单,
global[i][j]=max(local[i][j],global[i-1][j]),
也就是去当前局部最好的,和过往全局最好的中大的那个(因为最后一次交易如果包含当前天一定在局部最好的里面,否则一定在过往全局最优的里面)。对于局部变量的维护,递推式是
local[i][j]=max(global[i-1][j-1]+max(diff,0),local[i-1][j]+diff),
也就是看两个量,第一个是全局到i-1天进行j-1次交易,然后加上今天的交易,如果今天是赚钱的话(也就是前面只要j-1次交易,最后一次交易取当前天),第二个量则是取local第i-1天j次交易,然后加上今天的差值(这里因为local[i-1][j]比如包含第i-1天卖出的交易,所以现在变成第i天卖出,并不会增加交易次数,而且这里无论diff是不是大于0都一定要加上,因为否则就不满足local[i][j]必须在最后一天卖出的条件了)。
 

class Solution 
{
public:
    int maxProfit(vector<int> &prices) 
    {
        if (prices.empty()) return 0;
        int n = prices.size(), g[n][3] = {0}, l[n][3] = {0};
        for (int i = 1; i < prices.size(); ++i) 
        {
            int diff = prices[i] - prices[i - 1];
            for (int j = 1; j <= 2; ++j) 
            {
                l[i][j] = max(g[i - 1][j - 1] + max(diff, 0), l[i - 1][j] + diff);
                g[i][j] = max(l[i][j], g[i - 1][j]);
            }
        }
        return g[n - 1][2];
    }
};

一维写法:

class Solution 
{
public:
    int maxProfit(vector<int> &prices) 
    {
        if (prices.empty()) return 0;
        int g[3] = {0};
        int l[3] = {0};
        for (int i = 0; i < prices.size() - 1; ++i) 
        {
            int diff = prices[i + 1] - prices[i];
            for (int j = 2; j >= 1; --j) 
            {
                l[j] = max(g[j - 1] + max(diff, 0), l[j] + diff);
                g[j] = max(l[j], g[j]);
            }
        }
        return g[2];
    }
};

 

这段代码是解决 **LeetCode 121. Best Time to Buy and Sell Stock** 的经典贪心算法解法。它的目标是找出**只进行一次买卖**的情况下,可以获得的最大利润。 --- ## 🧠 问题描述(LeetCode 121) 给定一个数组 `prices`,其中 `prices[i]` 表示某支股票第 `i` 天的价格。 你只能选择 **某一天买入** 并在 **未来某一天卖出**(不能当天买卖),计算你能获得的 **最大利润**。 --- ## ✅ 示例 ```cpp 输入: prices = [7,1,5,3,6,4] 输出: 5 解释: 第 2 天买入(价格 = 1),第 5 天卖出(价格 = 6),利润为 6 - 1 = 5。 ``` --- ## 🧩 代码详解 ```cpp class Solution { public: int maxProfit(vector<int>& prices) { int ans = 0; // 用于记录最大利润 int min_price = prices[0]; // 用于记录当前遇到的最小买入价格 for (int p : prices) { ans = max(ans, p - min_price); // 计算当前利润,更新最大利润 min_price = min(min_price, p); // 更新最小买入价格 } return ans; } }; ``` --- ## 📌 逐行解释 ### 1. 初始化 ```cpp int ans = 0; int min_price = prices[0]; ``` - `ans` 是最终要返回的最大利润,初始化为 0。 - `min_price` 表示当前为止最小的买入价格,初始化为第一天的价格。 ### 2. 遍历价格数组 ```cpp for (int p : prices) { ``` - 使用范围 for 遍历每一天的价格 `p`。 ### 3. 计算当前利润并更新最大利润 ```cpp ans = max(ans, p - min_price); ``` - 如果当前价格 `p` 减去 `min_price`(之前最低价)大于当前最大利润 `ans`,则更新 `ans`。 ### 4. 更新最小买入价格 ```cpp min_price = min(min_price, p); ``` - 每次遍历都要更新 `min_price`,确保我们始终用最低价买入。 --- ## 🧪 执行过程示例 以 `prices = [7,1,5,3,6,4]` 为例: | i | price | min_price | profit (price - min_price) | ans | |---|-------|-----------|-----------------------------|-----| | 0 | 7 | 7 | 0 | 0 | | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | | 2 | 5 | 1 | 4 | 4 | | 3 | 3 | 1 | 2 | 4 | | 4 | 6 | 1 | 5 | 5 | | 5 | 4 | 1 | 3 | 5 | 最终返回 `ans = 5`。 --- ## ⏱️ 时间与空间复杂度 - **时间复杂度**:O(n),只遍历一次价格数组。 - **空间复杂度**:O(1),只使用了几个变量。 --- ## ✅ 与其他解法对比 | 方法 | 时间复杂度 | 空间复杂度 | 是否推荐 | |------|------------|------------|----------| | 暴力枚举(双重循环) | O(n²) | O(1) | ❌ 不推荐 | | 贪心算法(本解法) | O(n) | O(1) | ✅ 强烈推荐 | | 动态规划 | O(n) | O(n) | ✅ 可选 | --- ## 💡 拓展:动态规划版本(可选) ```cpp int maxProfit(vector<int>& prices) { int n = prices.size(); vector<int> dp(n, 0); // dp[i] 表示第 i 天为止的最大利润 int min_price = prices[0]; for (int i = 1; i < n; ++i) { dp[i] = max(dp[i - 1], prices[i] - min_price); min_price = min(min_price, prices[i]); } return dp[n - 1]; } ``` --- ###
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