309. 最佳买卖股票时机含冷冻期

本文探讨了使用动态规划解决股票买卖问题的方法,通过三种状态(买入、卖出、冷冻)来跟踪最大利润,提供了两种解决方案,一种是O(n)的空间复杂度,另一种是空间优化至O(1)。

问题
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例子

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思路
动态规划【
冷冻:即买入卖出后的over状态
每天的状态:当天卖出,当天冷冻,当天买入,当前是买入后的无操作。
可压缩为3中状态:当前卖出,当天冷冻,当天持有

状态转换:
卖出的前一天:必须是持有状态
持有的前一天,持有或者是冷冻【因为卖出后,必须冷冻才能再次买入】
冷冻的前一天:冷冻或者卖出

  • 方法1 O(n) O(n)
    $$

    $$

  • 方法2 O(n) O(1)
    $$

    $$

代码

//方法1
    public int maxProfit(int[] prices) {
        if(prices.length==0) return 0;
        int len = prices.length;
        //记录到第i天最后一个操作是买进的最大收益
        int[] hold = new int[len];
         //记录第i天卖出的最大收益
        int[] sell = new int[len];
        //记录到第i天是冻结状态的最大收益
        int[] over = new int[len];
        hold[0] = -prices[0];
        
        for(int i=1; i<len; i++) {
            hold[i] = Math.max(hold[i-1], over[i-1]-prices[i]);
            sell[i] = hold[i-1]+prices[i];
            
            over[i] = Math.max(over[i-1], sell[i-1]);
        }
        
        return Math.max(over[len-1], sell[len-1]);
//方法2
    public int maxProfit(int[] prices) {
        if(prices.length==0) return 0;
        int len = prices.length;
        int hold=-prices[0],over=0,sell=0;
        for(int i=1; i<len; i++) {
            int pre_hold = hold;
            int pre_sell = sell;
            hold = Math.max(over-prices[i], pre_hold);
            sell = pre_hold + prices[i];
            over = Math.max(pre_sell, over);
          
        }
        
        return Math.max(sell, over);
(Kriging_NSGA2)克里金模型结合多目标遗传算法求最优因变量及对应的最佳自变量组合研究(Matlab代码实现)内容概要:本文介绍了克里金模型(Kriging)与多目标遗传算法NSGA-II相结合的方法,用于求解最优因变量及其对应的最佳自变量组合,并提供了完整的Matlab代码实现。该方法首先利用克里金模型构建高精度的代理模型,逼近复杂的非线性系统响应,减少计算成本;随后结合NSGA-II算法进行多目标优化,搜索帕累托前沿解集,从而获得多个最优折衷方案。文中详细阐述了代理模型构建、算法集成流程及参数设置,适用于工程设计、参数反演等复杂优化问题。此外,文档还展示了该方法在SCI一区论文中的复现应用,体现了其科学性与实用性。; 适合人群:具备一定Matlab编程基础,熟悉优化算法和数值建模的研究生、科研人员及工程技术人员,尤其适合从事仿真优化、实验设计、代理模型研究的相关领域工作者。; 使用场景及目标:①解决高计算成本的多目标优化问题,通过代理模型降低仿真次数;②在无法解析求导或函数高度非线性的情况下寻找最优变量组合;③复现SCI高水平论文中的优化方法,提升科研可信度与效率;④应用于工程设计、能源系统调度、智能制造等需参数优化的实际场景。; 阅读建议:建议读者结合提供的Matlab代码逐段理解算法实现过程,重点关注克里金模型的构建步骤与NSGA-II的集成方式,建议自行调整测试函数或实际案例验证算法性能,并配合YALMIP等工具包扩展优化求解能力。
<think>好的,我需要帮助用户理解冷冻股票买卖最佳时机的动态规划算法,并给出Python实现。首先,我得回顾一下用户提供的引用资料,特别是引用[5]中的代码和思路。用户的问题是关于动态规划解决这个问题的具体步骤和代码实现。 首先,这个问题的主要约束是卖出股票后有一天冷冻,不能立即买入。动态规划通常适用于这类问题,因为它可以分解问题到每天的状态,并记录每个状态下的最大收益。根据引用[5],状态被分为四种:保持买入状态、保持卖出状态、当天卖出、冷冻。我需要理清每个状态之间的转移关系。 保持买入状态(状态0):可能是前一天已经是买入状态,或者当天买入。而当天买入又可能来自前一天的冷冻或保持卖出状态。这里需要注意,买入时必须是前一天没有卖出操作,即不在冷冻。 保持卖出状态(状态1):可能是前一天已经是卖出状态,或者前一天是冷冻。这表示当天没有进行任何操作,处于可买入但未买入的状态。 当天卖出(状态2):这只能在当天卖出,所以前一天的必须处于买入状态,卖出后进入冷冻冷冻(状态3):只能在前一天卖出后进入,所以当天的状态由前一天的卖出状态转移而来。 接下来,初始化部分,第一天只能买入或者不操作,所以状态0的初始值为-prices[0],其他状态因为没有卖出,收益为0。 然后,遍历每一天的价格,根据状态转移方程更新每个状态的最大收益。最后,取最后一天所有状态的最大值,因为最终可能处于卖出或冷冻状态。 需要检查代码中的转移方程是否正确,比如状态0的转移是否考虑了所有可能的前驱状态。例如,在状态0的更新中,是否允许从冷冻(状态3)或保持卖出(状态1)后买入?是的,因为冷冻之后的下一天可以买入,而保持卖出状态时也可以随时买入,只要没有卖出操作在前一天。 用户可能需要更详细的解释,比如每个状态的定义和转移逻辑,以及为什么这样设计状态。此外,代码中的初始化是否正确,循环中的处理是否覆盖了所有情况。 最后,需要确保给出的Python代码正确无误,并且与引用[5]中的代码一致,同时解释清楚每一步的作用。可能还需要讨论时间复杂度和空间复杂度,以及优化方法,比如状态压缩,减少空间使用。</think>### 买卖股票最佳时机冷冻的动态规划解析 #### 问题核心 在股票交易中,卖出后需等待一天冷冻才能再次买入,需通过动态规划合理规划买卖操作以实现最大收益。 --- ### 一、动态规划状态定义 定义四个状态描述每日可能的交易状态: 1. **状态0**:保持买入状态(当日持有股票) 2. **状态1**:保持卖出状态(当日未持有股票,且未处于冷冻) 3. **状态2**:当日卖出股票 4. **状态3**:处于冷冻(仅持续一天) --- ### 二、状态转移方程 1. **状态0**:$dp[i][0] = \max(dp[i-1][0], \max(dp[i-1][1] - p, dp[i-1][3] - p))$ - 延续前一天的买入状态,或从非冷冻(状态1/3)买入 2. **状态1**:$dp[i][1] = \max(dp[i-1][1], dp[i-1][3])$ - 延续前一天的卖出状态,或前一天是冷冻 3. **状态2**:$dp[i][2] = dp[i-1][0] + p$ - 必须在前一天持有股票时卖出 4. **状态3**:$dp[i][3] = dp[i-1][2]$ - 仅在前一天卖出后进入冷冻 --- ### 三、Python代码实现 ```python def maxProfit(prices): n = len(prices) if n == 0: return 0 dp = [[0] * 4 for _ in range(n)] dp[0][0] = -prices[0] # 初始买入状态 for i in range(1, n): # 状态0: 保持买入或当天买入(需从前一天的卖出/冷冻转移) dp[i][0] = max(dp[i-1][0], max(dp[i-1][1] - prices[i], dp[i-1][3] - prices[i])) # 状态1: 保持卖出或从冷冻转移 dp[i][1] = max(dp[i-1][1], dp[i-1][3]) # 状态2: 当天卖出(必须前一天持有) dp[i][2] = dp[i-1][0] + prices[i] # 状态3: 冷冻(前一天卖出) dp[i][3] = dp[i-1][2] return max(dp[-1]) # 最终取所有状态的最大值 ``` --- ### 四、算法分析 1. **时间复杂度**:$O(n)$,遍历一次价格数组 2. **空间复杂度**:$O(n)$,可优化为$O(1)$(用变量代替二维数组)[^5] 3. **关键点**:明确状态转移关系,冷冻仅影响买入操作的时机[^1][^2] ---
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