最大子数组问题

题目:输入一个整型数组,数组里有正数也有负数。数组中一个或连续的多个整数组成一个子数组。求所有子数组的最大子数组和的最大值。
思路:
  1. 暴力法:n个元素的子数组(不为空)个数为n+(n-1)+...1 = 2*(n+1)*n/2个。时间复杂度至少为O(n^2)。
  2. 动态规划法:如果已知a[0..j]的最大子数组,那么a[0..j+1]的最大子数组要么是a[0..j+1]的最大子数组,要么是a[i..j+1],其是0<= i <= j+1。时间复杂度为O(n)。解题思路:很容易理解,当我们加上一个正数时,和会增加;当我们加上一个负数时,和会减少。如果当前得到的和是个负数,那么这个和在接下来的累加中应该抛弃并重新清零,不然的话这个负数将会减少接下来的和。
    void find_maximum_subarray(int a[], int n)
    {
        int sum = 0, b = 0;
    	int start = 0, end = 0, temp;
    
        for(int i = 1; i < n; ++i){
    		if ( b > 0 )
    			b += a[i];
    		else {
    			b = a[i];
    			temp = i; //可能出现在此
    		}
    							         
    		if ( b > sum ) {
    			sum = b;
    			start = temp;
    			end = i;
    		}
    	}
    	cout << sum << "start:" << start << "end:" << end << endl;
    }
### 最大子数组问题的分而治之法 C语言实现 最大子数组问题的目标是找到一个连续子数组,使得该子数组的元素和最大。分而治之算法通过将数组划分为更小的部分来解决这一问题。以下是基于分而治之法的C语言实现。 #### 1. 分而治之的核心思想 分而治之法的核心在于将数组划分为左右两部分,并分别求解以下三种情况的最大子数组: - 完全位于左半部分的最大子数组。 - 完全位于右半部分的最大子数组。 - 跨越中点的最大子数组。 最终结果为上述三种情况中的最大值[^1]。 #### 2. 跨越中点的最大子数组 跨越中点的最大子数组需要从中间向两边扩展,分别计算左侧和右侧的最大和。具体步骤如下: - 从中间位置向左逐步累加,找到左侧的最大和。 - 从中间位置向右逐步累加,找到右侧的最大和。 - 将左右两侧的最大和相加,得到跨越中点的最大子数组和。 #### 3. C语言实现代码 以下是使用分而治之法解决最大子数组问题的C语言实现: ```c #include <stdio.h> #include <limits.h> // 找到跨越中点的最大子数组 int findMaxCrossingSubarray(int arr[], int low, int mid, int high) { int left_sum = INT_MIN; int sum = 0; for (int i = mid; i >= low; i--) { sum += arr[i]; if (sum > left_sum) { left_sum = sum; } } int right_sum = INT_MIN; sum = 0; for (int j = mid + 1; j <= high; j++) { sum += arr[j]; if (sum > right_sum) { right_sum = sum; } } return left_sum + right_sum; } // 递归求解最大子数组 int findMaximumSubarray(int arr[], int low, int high) { if (high == low) { return arr[low]; // 只有一个元素的情况 } else { int mid = (low + high) / 2; int left_sum = findMaximumSubarray(arr, low, mid); // 左半部分最大子数组 int right_sum = findMaximumSubarray(arr, mid + 1, high); // 右半部分最大子数组 int cross_sum = findMaxCrossingSubarray(arr, low, mid, high); // 跨越中点的最大子数组 if (left_sum >= right_sum && left_sum >= cross_sum) { return left_sum; } else if (right_sum >= left_sum && right_sum >= cross_sum) { return right_sum; } else { return cross_sum; } } } int main() { int arr[] = {-2, 1, -3, 4, -1, 2, 1, -5, 4}; int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); int max_sum = findMaximumSubarray(arr, 0, n - 1); printf("最大子数组的和为: %d\n", max_sum); return 0; } ``` #### 4. 算法分析 上述实现的时间复杂度为 \(O(n \log n)\),其中 \(n\)数组的长度。这是因为每次递归调用会将数组划分为两半,同时需要线性时间来计算跨越中点的最大子数组和[^3]。 ---
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