算法基础之求子数组之和的最大值并记录下标

子数组最大和算法
本文介绍了一种基于动态规划思想的子数组最大和算法实现,通过遍历数组并记录最大子数组及其索引来找到连续子数组的最大和。文章提供了一个Java实现示例。
标题起的又一次把自己恶心到了。。
算法实现完全来源于编程之美,最简单的DP思想的实践。
maxSubSum2方法中稍作修改,记录了下该子序列的下标。 :evil:


/**
* 子数组之和的最大值:要求子数组的元素是连续的
*
* @author aaron-han
*
*/
public class MaxSubSum {

public static void main(String[] args) {
int[] arr = { 3, 5, -3, -2, 5, 8, 3, -2, 1 }; // 19
int maxSum = maxSubSum2(arr, arr.length);
System.out.println("\n" + maxSum);
}

// 尾->首
// nAll保存当前的最大子数组之和,nStart保存当前的子数组之和,初值均设为最后一个元素。
public static int maxSubSum(int[] arr, int length) {
int nAll = arr[length - 1];
int nStart = arr[length - 1];
for (int i = length - 2; i >= 0; i--) {
if (nStart < 0) { // 若为负数,则清零重新寻找。
nStart = 0;
}
nStart += arr[i];
if (nStart > nAll) { // 若当前子数组之和大于nAll,则更新nAll。
nAll = nStart;
}
}
return nAll;
}

// 在遍历求值的基础上记录了子序列的index并打印
public static int maxSubSum2(int[] arr, int length) {
int nAll = arr[length - 1];
int nStart = 0;
int endIndex = length - 1;
int startIndex = length - 1;
int tempIndex = length - 1;
for (int i = length - 1; i >= 0; i--) {
if (nStart < 0) {
nStart = 0;
tempIndex = i;
}
nStart += arr[i];
if (nStart > nAll) {
nAll = nStart;
endIndex = tempIndex;
startIndex = i;
}
}
for (int i = startIndex; i <= endIndex; i++) {
System.out.print(arr[i] + "\t");
}
return nAll;
}
}

为了实现求给定`n`个数中两段连续不重叠子段的最大和,可以利用求最大字段和的方法。具体步骤如下: 1. 从头到尾求子数组`a[1…i]`的最大字段和,存于`maxSum[1…n]`。 2. 从尾到头求子数组`a[i…n]`的最大字段和,存于`rMaxSum[1…n]`。 3. 遍历所有可能的分割点`i`,计算`maxSum[i] + rMaxSum[i + 1]`的最大值。 以下是实现代码: ```cpp #include <iostream> #include <vector> #include <algorithm> // 求最大字段和 int maxSubArraySum(const std::vector<int>& arr, int start, int end) { int maxEndingHere = arr[start]; int maxSoFar = arr[start]; for (int i = start + 1; i < end; ++i) { maxEndingHere = std::max(arr[i], maxEndingHere + arr[i]); maxSoFar = std::max(maxSoFar, maxEndingHere); } return maxSoFar; } // 求两段连续不重叠子段的最大和 int maxTwoNonOverlappingSubArraySum(const std::vector<int>& arr) { int n = arr.size(); std::vector<int> maxSum(n); std::vector<int> rMaxSum(n); // 从头到尾求子数组a[1…i]的最大字段和 maxSum[0] = arr[0]; int maxEndingHere = arr[0]; for (int i = 1; i < n; ++i) { maxEndingHere = std::max(arr[i], maxEndingHere + arr[i]); maxSum[i] = std::max(maxSum[i - 1], maxEndingHere); } // 从尾到头求子数组a[i…n]的最大字段和 rMaxSum[n - 1] = arr[n - 1]; maxEndingHere = arr[n - 1]; for (int i = n - 2; i >= 0; --i) { maxEndingHere = std::max(arr[i], maxEndingHere + arr[i]); rMaxSum[i] = std::max(rMaxSum[i + 1], maxEndingHere); } // 遍历所有可能的分割点i,计算maxSum[i] + rMaxSum[i + 1]的最大值 int maxTwoSum = maxSum[0] + rMaxSum[1]; for (int i = 1; i < n - 1; ++i) { maxTwoSum = std::max(maxTwoSum, maxSum[i] + rMaxSum[i + 1]); } return maxTwoSum; } int main() { std::vector<int> arr = {1, -2, 3, 4, -5, 6}; int result = maxTwoNonOverlappingSubArraySum(arr); std::cout << "两段连续不重叠子段的最大和为: " << result << std::endl; return 0; } ``` ### 代码解释 1. **`maxSubArraySum`函数**:用于求给定数组中某一段的最大字段和。 2. **`maxTwoNonOverlappingSubArraySum`函数**: - 首先,初始化`maxSum`和`rMaxSum`数组。 - 然后,从头到尾遍历数组,计算`maxSum`数组。 - 接着,从尾到头遍历数组,计算`rMaxSum`数组。 - 最后,遍历所有可能的分割点`i`,计算`maxSum[i] + rMaxSum[i + 1]`的最大值。 3. **`main`函数**:创建一个测试数组调用`maxTwoNonOverlappingSubArraySum`函数计算两段连续不重叠子段的最大和。 ### 复杂度分析 - **时间复杂度**:$O(n)$,其中`n`是数组的长度。 - **空间复杂度**:$O(n)$,主要用于存储`maxSum`和`rMaxSum`数组
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