leetcode 122.best-time-to-buy-and-sell-stock-ii 买卖股票的最佳时机 II python3

本文详细解析了LeetCode上的一道经典算法题——最佳买卖股票时机II,通过三种不同的Python实现方式,包括贪心算法、一次遍历和一行Python代码,展示了如何计算股票买卖的最大利润。文章深入探讨了贪心算法的原理及其与动态规划的区别。

时间:2020-5-17

题目地址:https://leetcode-cn.com/problems/best-time-to-buy-and-sell-stock-ii/description/

题目难度:Easy

题目描述:

给定一个数组,它的第 i 个元素是一支给定股票第 i 天的价格。

设计一个算法来计算你所能获取的最大利润。你可以尽可能地完成更多的交易(多次买卖一支股票)。

注意:你不能同时参与多笔交易(你必须在再次购买前出售掉之前的股票)。

示例 1:

输入: [7,1,5,3,6,4]
输出: 7
解释: 在第 2 天(股票价格 = 1)的时候买入,在第 3 天(股票价格 = 5)的时候卖出, 这笔交易所能获得利润 = 5-1 = 4 。
     随后,在第 4 天(股票价格 = 3)的时候买入,在第 5 天(股票价格 = 6)的时候卖出, 这笔交易所能获得利润 = 6-3 = 3 。
示例 2:

输入: [1,2,3,4,5]
输出: 4
解释: 在第 1 天(股票价格 = 1)的时候买入,在第 5 天 (股票价格 = 5)的时候卖出, 这笔交易所能获得利润 = 5-1 = 4 。
     注意你不能在第 1 天和第 2 天接连购买股票,之后再将它们卖出。
     因为这样属于同时参与了多笔交易,你必须在再次购买前出售掉之前的股票。
示例 3:

输入: [7,6,4,3,1]
输出: 0
解释: 在这种情况下, 没有交易完成, 所以最大利润为 0。


思路1:贪心算法。这道题起始一开始是想到一直找斜率为正的区间,想用一次遍历解决,没有联想到这就是差额为正。想了好久。

代码段1:通过

class Solution:
    def maxProfit(self, prices: List[int]) -> int:
        result = 0
        for i in range(1, len(prices)):
            if(prices[i] > prices[i-1]):
                result += prices[i] - prices[i-1]
        return result

总结:

  1. “贪心算法”每一步都做出当时看起来最佳的选择,也就是说,它总是做出局部最优的选择,并寄希望于这样的选择能够得到全局最优解。【算法导论】

  2. 贪心算法和动态规划相比,它既不看前面(也就是说它不需要从前面的状态转移过来),也不看后面(无后效性,后面的选择不会对前面的选择有影响),因此贪心算法时间复杂度一般是线性的,空间复杂度是常数级别的。

  3. 能用贪心算法就能用动态规划,但是这题用动态规划就杀鸡焉用宰牛刀了

  4. 算法导论得抽时间再看看了


2020.10.15

思路1:把找斜率为正的区间,一次遍历解决写出来了

两种情况,prices[i] < prices[j] , 加上这次的增量,记录princes[j]的值为temp,往后找持续上升的,如果是上升,加上增量,temp++, j++,进行循环,开始下降时重置i,j的值为 就j, j++退出循环

prices[i] > prices[j] 时, i++ ,j++

代码段1:通过

class Solution:
    def maxProfit(self, prices: List[int]) -> int:
        i, j, res = 0, 1, 0
        while (j < len(prices) ):
            if prices[i] < prices[j]:
                res += prices[j] - prices[i]
                temp = j
                j += 1
                while(j < len(prices)):  
                    if prices[temp] > prices[j]:
                        i = j
                        j += 1
                        break
                    else:
                        res += prices[j] - prices[temp]
                        temp += 1
                        j += 1
            else:
                i += 1
                j += 1
        return res

总结:

  1. 这代码完全硬写

思路2:一行python

代码段2:通过

class Solution:
    def maxProfit(self, prices: List[int]) -> int:
        return sum(b - a for a, b in zip(prices,prices[1:]) if a < b)

总结:

  1. 这里就厉害了
### 使用 Python 解决买卖股票最佳时机问题 以下是对 LeetCode 上的几个经典股票买卖问题的算法和代码实现: #### 1. 仅允许一次交易(Best Time to Buy and Sell Stock) 对于只允许进行一次买入和一次卖出的操作,可以通过一次遍历数组来找到最大利润。核心思想是记录当前遍历到的最低价格,并计算以当前价格卖出的利润,同时更新最大利润。 ```python def maxProfit(prices): if not prices: return 0 min_price = prices[0] max_profit = 0 for price in prices: if price < min_price: min_price = price # 更新最低价格 elif price - min_price > max_profit: max_profit = price - min_price # 更新最大利润 return max_profit ``` 上述代码的时间复杂度为 \(O(n)\),空间复杂度为 \(O(1)\)[^5]。 #### 2. 允许多次交易(Best Time to Buy and Sell Stock II) 当允许多次买入和卖出时,只要后一天的价格高于前一天的价格,就可以在每一天都进行交易以获得最大利润。通过累加所有递增区间的差值即可得到结果。 ```python def maxProfit(prices): total_profit = 0 for i in range(1, len(prices)): if prices[i] > prices[i - 1]: total_profit += prices[i] - prices[i - 1] # 累加利润 return total_profit ``` 该算法的时间复杂度为 \(O(n)\),空间复杂度为 \(O(1)\)[^3]。 #### 3. 带有冷却期的多次交易(Best Time to Buy and Sell Stock with Cooldown) 在这种情况下,需要考虑冷却期的限制。可以使用动态规划解决此问题。定义状态 `dp[i][0]` 表示第 \(i\) 天不持有股票的最大利润,`dp[i][1]` 表示第 \(i\) 天持有股票的最大利润。 ```python def maxProfit(prices): if not prices: return 0 n = len(prices) dp = [[0, 0] for _ in range(n)] dp[0][0] = 0 dp[0][1] = -prices[0] for i in range(1, n): dp[i][0] = max(dp[i - 1][0], dp[i - 1][1] + prices[i]) # 不持有股票 dp[i][1] = max(dp[i - 1][1], dp[i - 2][0] - prices[i] if i > 1 else dp[i - 1][0] - prices[i]) # 持有股票 return dp[-1][0] ``` 此算法的时间复杂度为 \(O(n)\),空间复杂度为 \(O(n)\)[^2]。 ### 总结 以上三种方法分别适用于不同的股票交易场景。第一种适用于只能进行一次交易的情况,第二种适用于允许多次交易但无冷却期的情况,第三种则适用于带有冷却期的多次交易情况。
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