【力扣】 - 53. 最大子序和

最大子序和

1. 暴力法

时间复杂度:O(N^2)
空间复杂度:O(1)

  1. 设置两层for循环
  2. 存储第一个数字的值,依次加上后面的数字,只存储最大值
  3. 依此类推
class Solution
{
public:
    int maxSubArray(vector<int> &nums)
    {
        int max = INT_MIN;
        int numsSize = int(nums.size());
        for (int i = 0; i < numsSize; i++)
        {
            int sum = 0;
            for (int j = i; j < numsSize; j++)
            {
                sum += nums[j];
                if (sum > max)
                {
                    max = sum;
                }
            }
        }
        return max;
    }
};

2. 动态规划

时间复杂度:O(N)
空间复杂度:O(1)

  1. 逐个加值比较,存储最大值
  2. 一旦遇到加值后的结果 < 0,则只保留之前计算的最大值,重新开始下一个加值比较
class Solution
{
public:
    int maxSubArray(vector<int> &nums)
    {
        int result = INT_MIN;
        int numsSize = int(nums.size());
        //dp[i]表示nums中以nums[i]结尾的最大子序和
        vector<int> dp(numsSize);
        dp[0] = nums[0];
        result = dp[0];
        for (int i = 1; i < numsSize; i++)
        {
            dp[i] = max(dp[i - 1] + nums[i], nums[i]);
            result = max(result, dp[i]);
        }
        return result;
    }
};

3.贪心算法

时间复杂度:O(N)
空间复杂度:O(1)
与动态规划基本一致

class Solution
{
public:
    int maxSubArray(vector<int> &nums)
    {
        //类似寻找最大最小值的题目,初始值一定要定义成理论上的最小最大值
        int result = INT_MIN;
        int numsSize = int(nums.size());
        int sum = 0;
        for (int i = 0; i < numsSize; i++)
        {
            sum += nums[i];
            result = max(result, sum);
            //如果sum < 0,重新开始找子序串
            if (sum < 0)
            {
                sum = 0;
            }
        }

        return result;
    }
};

4. 分治法

时间复杂度:O(nlog(n))
空间复杂度:O(log(n))

class Solution
{
public:
    int maxSubArray(vector<int> &nums)
    {
        //类似寻找最大最小值的题目,初始值一定要定义成理论上的最小最大值
        int result = INT_MIN;
        int numsSize = int(nums.size());
        result = maxSubArrayHelper(nums, 0, numsSize - 1);
        return result;
    }

    int maxSubArrayHelper(vector<int> &nums, int left, int right)
    {
        if (left == right)
        {
            return nums[left];
        }
        int mid = (left + right) / 2;
        int leftSum = maxSubArrayHelper(nums, left, mid);
        //注意这里应是mid + 1,否则left + 1 = right时,会无限循环
        int rightSum = maxSubArrayHelper(nums, mid + 1, right);
        int midSum = findMaxCrossingSubarray(nums, left, mid, right);
        int result = max(leftSum, rightSum);
        result = max(result, midSum);
        return result;
    }

    int findMaxCrossingSubarray(vector<int> &nums, int left, int mid, int right)
    {
        int leftSum = INT_MIN;
        int sum = 0;
        for (int i = mid; i >= left; i--)
        {
            sum += nums[i];
            leftSum = max(leftSum, sum);
        }

        int rightSum = INT_MIN;
        sum = 0;
        //注意这里i = mid + 1,避免重复用到nums[i]
        for (int i = mid + 1; i <= right; i++)
        {
            sum += nums[i];
            rightSum = max(rightSum, sum);
        }
        return (leftSum + rightSum);
    }
};
<think>好的,我需要帮助用户找到在LeetCode上实现“找到最大的长度为K的列”的C语言解法。用户提到了相关的引用,我需要结合这些信息来构建答案。 首先,用户提供的引用中,引用[2][4]提到了Python的解法,其中引用[2]的Python代码使用选择排的思路,每次选出最大的元素,记录其值原位置,最后按原顺输出。而引用[4]则提到堆解法,但可能用户更关注C语言的实现。 用户需要的是C语言的实现,所以我需要将Python的思路转化为C代码。Python代码中,每次循环k次,每次找到当前最大的元素,记录索引值,然后将该位置置为None以避免重复选择。最后按原始顺这些选中的元素。 在C语言中,由于没有内置的列表操作,需要手动处理数组。可能需要创建一个结构体数组来保存选中元素的值原索引。然后,对这些结构体按原索引排,最后提取值形成列。 需要注意的问题包括:如何标记已选中的元素,避免重复选择。Python中使用None,但在C中可以用一个辅助数组来记录是否已被选中,或者将原数组的值修改为一个极小值(如INT_MIN)来模拟“已选中”。 另外,引用[3]中的状态机可能不相关,但引用[4]提到的堆解法提示可能的优化,但用户需要的是C语言实现,可能更关注直接的实现方法,而非复杂数据结构。 步骤可能如下: 1. 创建一个结构体数组保存值原始索引。 2. 遍历原数组,找到前k个最大元素,并记录它们的值索引。 3. 按原始索引排这些选中的元素,以保持原数组中的相对顺。 4. 提取值组成结果数组。 在实现时,需要注意处理重复值的情况,以及如何高效地找到每次的最大值。由于数组长度可能到1000,k也可能到1000,直接每次遍历找最大值的时间复杂度是O(nk),对于n=1000来说是可以接受的。 现在需要将这些思路转化为C代码,并确保语法正确,比如结构体的定义、排函数的使用,以及内存的动态分配等。同时要处理可能的错误情况,比如内存分配失败。 最后,验证代码是否符合题目要求,比如返回的列长度是否正确,元素顺是否保持原数组中的相对顺,以及是否最大。</think>### 分步解答 根据LeetCode问题要求,我们需要在C语言中实现一个算法,找到数组中最大的长度为$k$的列,同时保持这些元素在原数组中的相对顺。以下是具体的实现思路代码解析: --- ### **步骤1:理解问题特性** 列的元素在原数组中不需要连续,但必须保持原有顺。因此,**不能直接排数组取前k个最大元素**,因为这会破坏顺。正确的方法是: 1. **选择最大的k个元素**(根据值的大小) 2. **按原始顺排列这些元素** --- ### **步骤2:设计算法思路** 1. **记录元素值索引**:将每个元素的值与其原始索引绑定。 2. **选择前k个最大元素**:通过遍历或排选出最大的k个元素。 3. **按索引排**:将选中的元素按原始索引排,以保持原数组顺--- ### **步骤3:C语言实现代码** ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <limits.h> // 结构体保存值原始索引 typedef struct { int value; int index; } Element; // 比较函数:按值降 int compareByValue(const void* a, const void* b) { Element* e1 = (Element*)a; Element* e2 = (Element*)b; return e2->value - e1->value; } // 比较函数:按索引升 int compareByIndex(const void* a, const void* b) { Element* e1 = (Element*)a; Element* e2 = (Element*)b; return e1->index - e2->index; } int* maxSubsequence(int* nums, int numsSize, int k, int* returnSize) { // 创建元素数组并填充 Element* elements = malloc(numsSize * sizeof(Element)); for (int i = 0; i < numsSize; i++) { elements[i].value = nums[i]; elements[i].index = i; } // 按值降 qsort(elements, numsSize, sizeof(Element), compareByValue); // 取前k个元素 Element* selected = malloc(k * sizeof(Element)); for (int i = 0; i < k; i++) { selected[i] = elements[i]; } // 按索引升以恢复原始顺 qsort(selected, k, sizeof(Element), compareByIndex); // 提取结果 int* result = malloc(k * sizeof(int)); for (int i = 0; i < k; i++) { result[i] = selected[i].value; } *returnSize = k; free(elements); free(selected); return result; } ``` --- ### **步骤4:代码解析** 1. **结构体定义**:`Element`保存元素值原始索引。 2. **两次排**: - 第一次按值降,选出最大的$k$个元素[^2]。 - 第二次按索引升,恢复原数组顺。 3. **时间复杂度**:$O(n \log n)$(主要来自排),满足LeetCode约束条件[^4]。 --- ### **步骤5:测试案例** 输入:`nums = [3,1,2,5,4], k = 3` 输出:`[3,5,4]` 解释:最大列为`3,5,4`,为$12$,且保持原顺---
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