LeetCode- Best Time to Buy and Sell Stock

本文解析了LeetCode上的一道经典算法题:寻找最佳的股票买卖时机以获得最大利润。介绍了两种算法实现方式,一种是通过遍历数组记录最小价格和最大利润,另一种则是利用Kadane算法思想。文章详细解释了算法原理,并提供了简洁高效的代码实现。

LeetCode- Best Time to Buy and Sell Stock


题目描述

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

If you were only permitted to complete at most one transaction (ie, buy one and sell one share of the stock), design an algorithm to find the maximum profit.

Example 1:

Input: [7, 1, 5, 3, 6, 4] Output: 5

max. difference = 6-1 = 5 (not 7-1 = 6, as selling price needs to be
larger than buying price)

Example 2:

Input: [7, 6, 4, 3, 1] Output: 0

In this case, no transaction is done, i.e. max profit = 0.

只能买卖至多一次,求最大利润。

算法理解

  1. 遍历数组,记录最小值和当前最大值。

    • 如果当前价格小于最小值,更新,
      当前价格减最小值,如果大于之前的最大值,更新最大值。
  2. ob大神视角(Kadane’s algorithm(Kadane算法))

[1, 7, 4, 11] =》 [0,6,-3, 7];(difference array of prices)

diff[0] = 0;

等价于一个经典问题。
Maximum of subarray(最大子序列和)

Maximum of subarray(最大子序列和)
找到一个一维数组内的连续的子数组的最大数字的总和。


Kadane’s algorithm
详情看我的博客页。

*maxCur = current maximum value

*maxSoFar = maximum value found so far

(有时间回来补充)

代码块

代码一

int maxProfit(vector<int> &prices) {
    int maxPro = 0;
    int minPrice = prices[0];
    for(int i = 1; i < prices.size(); i++){
        minPrice = min(minPrice, prices[i]);
        maxPro = max(maxPro, prices[i] - minPrice);
    }
    return maxPro;
}

代码二

public int maxProfit(int[] prices) {
        int maxCur = 0, maxSoFar = 0;
        for(int i = 1; i < prices.length; i++) {
            maxCur = Math.max(0, maxCur += prices[i] - prices[i-1]);
            maxSoFar = Math.max(maxCur, maxSoFar);
        }
        return maxSoFar;
    }
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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