Leetcode - Best Time to Buy and Sell Stock IV

本文探讨了一种用于计算股票交易中最大收益的算法,通过维护两个动态规划数组local和global来解决最多进行k次交易的问题。算法分为局部最优(local[i][j])和全局最优(global[i][j]),并详细解释了如何通过递归公式实现优化。

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

[balabala] 此题参照 网友博客的解法[url]http://www.cnblogs.com/grandyang/p/4295761.html[/url]。需要维护两个dp数组,分别是local[i][j] 和global[i][j],前者表示到第i天为止至多完成j次交易且最后一笔交易于第i天完成的最大收益,是一个局部最优值,后者表示到第i天为止至多完成j次交易获取的最大值, 为全局最优值。global[i][j] = max(global[i - 1][j], local[i][j]), 这个递推式比较好理解,是按照第 i 天是否参与交易分类讨论的,local[i][j] = max(global[i - 1][j - 1] + max(0, diff), local[i - 1][j] + diff).

对于这个解法一度半懂不懂,为什么需要两个dp数组呢?local[][]数组的递推公式如何理解? 在理解的过程中发现可以这样去理解那些不理解的事物(说得有些绕):去掉看看效果,正确的解法里每个变量都是有其不可替换的作用的。假设我们只用一个dp数组,dp[i][j]含义同global[i][j],表示到第i天至多完成j次交易能获取的最大利润,自然地,可以按照第 i 天是否参与最后一笔交易分类讨论,于是递推公式dp[i][j] = max(dp[i - 1][j], max(dp[k][j - 1] + maxProfitBetween(k + 1, i)) ), 式中第二项表示 第i天参与交易的情况,看到仅有dp[][]数组的情况下写起来是多么复杂。于是理解了local[][]数组的好处,使算法复杂度由O(n^3)变为O(n^2)([b][color=orange]对比Palindrome Partition II 的降维思路[/color][/b],目前还没看出两种降维思路的想通之处)。local[i][j]是如何递推的呢? 它的作用是记录到第 i 天至多完成 j 次交易的最大利润且第 i 天完成最后一笔交易,这最后一笔交易卖出点是day i, 买入点可以是0 - i的任意一天,分三种情况讨论:
1) 在i - 1天之前买入:这种情况下可将最后一笔交易以day[i-1]为分割点分解为两笔交易来计算,第一笔是在day[k](k < i -1)买入,day[i -1]卖出,对应于local[i - 1][j], 第二笔是day[i - 1]买入,day[i]卖出,火力为prices[i] - prices[i - 1], 于是这种情况下local[i][j] = local[i-1][j] + prices[i] - prices[i - 1]
2) 在第 i - 1天买入:local[i][j]= global[i - 1][j - 1] + prices[i] - prices[i - 1]
3) 在第 i 天买入: local[i][j]= global[i - 1][j - 1] + 0
合并起来,local[i][j] = local[i][j] = max(global[i - 1][j - 1] + max(0, diff), local[i - 1][j] + diff), 其中diff = prices[i] - prices[i - 1]

第三个实现yb君的思路,另一角度看问题~

public class Solution {
// Method 3: space: O(N * k), time: O(N * k)
public int maxProfit(int k, int[] prices) {
if (prices == null || prices.length == 0)
return 0;
int N = prices.length;
if (N <= k - 1)
return maxProfitWithoutLimit(prices);
int M = 2 * k;
// dp[i][j]: on day i (1, 2... N), max profit after transaction j done
// transaction j means buy j / 2 + j % 2 times, sell j / 2 times
int[][] dp = new int[N + 1][M + 1];
for (int i = 1; i <= N; i++) {
for (int j = 1; j <= i && j <= M; j++) {
if (j % 2 == 1) {// buy
dp[i][j] = dp[i - 1][j - 1] - prices[i - 1];

} else { // sell
dp[i][j] = dp[i - 1][j - 1] + prices[i - 1];
}
if (i - 1 >= j)
dp[i][j] = Math.max(dp[i][j], dp[i - 1][j]);
}
}
int max = 0;
for (int j = 2; j <= M; j += 2) {
max = Math.max(max, dp[N][j]);
}
return max;
}
// Method 2space: O(k), time: O(N * k)
public int maxProfit(int k, int[] prices) {
if (prices == null || prices.length == 0)
return 0;
int days = prices.length;
if (k >= days)
return maxProfit(prices);
// local[j] 表示到当日至多完成j次交易,并且最后一笔交易在当日完成的最大收益
int[] local = new int[k + 1];
// global[j] 表示到当日至多完成j次交易的最大收益
int[] global = new int[k + 1];
for (int i = 1; i < days; i++) {
for (int j = k; j > 0; j--) { // 逆序以利用前一天的结果
int diff = prices[i] - prices[i - 1];
local[j] = Math.max(global[j - 1] + Math.max(diff, 0), local[j] + diff);
global[j] = Math.max(global[j], local[j]);
}
}
return global[k];
}

// Method 1: space: O(N * k), time: O(N * k)
public int maxProfit1(int k, int[] prices) {
if (prices == null || prices.length == 0)
return 0;
int days = prices.length;
if (k >= days)
return maxProfit(prices);
// local[i][j] 表示到第i天至多完成j次交易,并且最后一笔交易在第i天完成的最大收益
int[][] local = new int[days][k + 1];
// global[i][j] 表示到第i天至多完成j次交易的最大收益
int[][] global = new int[days][k + 1];
for (int i = 1; i < days; i++) {
local[i][0] = 0;
global[i][0] = 0;
for (int j = 1; j <= k; j++) {
int diff = prices[i] - prices[i - 1];
local[i][j] = Math.max(global[i - 1][j - 1] + Math.max(diff, 0), local[i - 1][j] + diff);
global[i][j] = Math.max(global[i - 1][j], local[i][j]);
}
}
return global[days - 1][k];
}

private int maxProfit(int[] prices) {
if (prices == null || prices.length == 0)
return 0;
int days = prices.length;
int profit = 0;
int delta = 0;
for (int i = 1; i < days; i++) {
delta = prices[i] - prices[i - 1];
profit += delta > 0 ? delta : 0;
}
return profit;
}
}
内容概要:该PPT详细介绍了企业架构设计的方法论,涵盖业务架构、数据架构、应用架构和技术架构四大核心模块。首先分析了企业架构现状,包括业务、数据、应用和技术四大架构的内容和关系,明确了企业架构设计的重要性。接着,阐述了新版企业架构总体框架(CSG-EAF 2.0)的形成过程,强调其融合了传统架构设计(TOGAF)和领域驱动设计(DDD)的优势,以适应数字化转型需求。业务架构部分通过梳理企业级和专业级价值流,细化业务能力、流程和对象,确保业务战略的有效落地。数据架构部分则遵循五大原则,确保数据的准确、一致和高效使用。应用架构方面,提出了分层解耦和服务化的设计原则,以提高灵活性和响应速度。最后,技术架构部分围绕技术框架、组件、平台和部署节点进行了详细设计,确保技术架构的稳定性和扩展性。 适合人群:适用于具有一定企业架构设计经验的IT架构师、项目经理和业务分析师,特别是那些希望深入了解如何将企业架构设计与数字化转型相结合的专业人士。 使用场景及目标:①帮助企业和组织梳理业务流程,优化业务能力,实现战略目标;②指导数据管理和应用开发,确保数据的一致性和应用的高效性;③为技术选型和系统部署提供科学依据,确保技术架构的稳定性和扩展性。 阅读建议:此资源内容详尽,涵盖企业架构设计的各个方面。建议读者在学习过程中,结合实际案例进行理解和实践,重点关注各架构模块之间的关联和协同,以便更好地应用于实际工作中。
资 源 简 介 独立分量分析(Independent Component Analysis,简称ICA)是近二十年来逐渐发展起来的一种盲信号分离方法。它是一种统计方法,其目的是从由传感器收集到的混合信号中分离相互独立的源信号,使得这些分离出来的源信号之间尽可能独立。它在语音识别、电信和医学信号处理等信号处理方面有着广泛的应用,目前已成为盲信号处理,人工神经网络等研究领域中的一个研究热点。本文简要的阐述了ICA的发展、应用和现状,详细地论述了ICA的原理及实现过程,系统地介绍了目前几种主要ICA算法以及它们之间的内在联系, 详 情 说 明 独立分量分析(Independent Component Analysis,简称ICA)是近二十年来逐渐发展起来的一种盲信号分离方法。它是一种统计方法,其目的是从由传感器收集到的混合信号中分离相互独立的源信号,使得这些分离出来的源信号之间尽可能独立。它在语音识别、电信和医学信号处理等信号处理方面有着广泛的应用,目前已成为盲信号处理,人工神经网络等研究领域中的一个研究热点。 本文简要的阐述了ICA的发展、应用和现状,详细地论述了ICA的原理及实现过程,系统地介绍了目前几种主要ICA算法以及它们之间的内在联系,在此基础上重点分析了一种快速ICA实现算法一FastICA。物质的非线性荧光谱信号可以看成是由多个相互独立的源信号组合成的混合信号,而这些独立的源信号可以看成是光谱的特征信号。为了更好的了解光谱信号的特征,本文利用独立分量分析的思想和方法,提出了利用FastICA算法提取光谱信号的特征的方案,并进行了详细的仿真实验。 此外,我们还进行了进一步的研究,探索了其他可能的ICA应用领域,如音乐信号处理、图像处理以及金融数据分析等。通过在这些领域中的实验和应用,我们发现ICA在提取信号特征、降噪和信号分离等方面具有广泛的潜力和应用前景。
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