leetcode-121. Best Time to Buy and Sell Stock

本文介绍了两种算法来解决股票交易中寻找最大利润的问题。一种基于Kadane算法修改,通过计算相邻价格差来找到最大收益;另一种通过追踪最低买入价,并不断更新最高利润。

121. Best Time to Buy and Sell Stock

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.

. 解法一:

利用 寻找最大子数列-Kadane算法
建议不理解该算法的可以先看一下上面的连接里的介绍。

以下解法就是在kadane算法的基础上,将求和转化为求最大的差
对于[7, 1, 5, 3, 6, 4] 来说的例子:
求最大差值的方法

  • 其中用 两个元素间的 每相邻两个元素的差 的和 表示这两个元素的差

  • 当元素之间的差的和小于0时,就可以 重新开始计算了,因为后面的累加 (两个元素之间的差)加不加0是无所谓的。

  • 出现prices[i+1]-prices[i]<0 的情况是可以的,因为max的值不会受影响,而对于后面更大的数字,这两个元素之间的差也是要累加进来用于计算 前面的元素和后面元素的差

  • 遍历过程中,要用一个变量(max)记录到当前元素为止所获得过的最大值

class Solution {
    public int maxProfit(int[] prices) {
        if (prices.length == 0 || prices.length == 1) return 0;
        int mCur=0,max=0;
        int re = prices[1]-prices[0];
        for (int i = 0; i < prices.length-1; i++) {
            mCur = Math.max(0,mCur+=prices[i+1]-prices[i]);
            max = Math.max(max,mCur);
        }
        return max;
    }
}

. 解法二:

由上面的图我们可以知道,最终结果是最较小值和之后的最大值的差

我们可以再遍历过程中,每当找一个 较小值 时就计算 它 和 后面 每一个元素之间的差值,并保存,用 maxprofit 保存求过的最大的差值。

这种方法下,即使出现后面的元素更小,但是该元素和后面的元素的差并不是最大的时也是不影响结果的,因为maxprofit会保存之前求过的较大的值

public class Solution {
    public int maxProfit(int prices[]) {
        int minprice = Integer.MAX_VALUE;
        int maxprofit = 0;
        for (int i = 0; i < prices.length; i++) {
            if (prices[i] < minprice)
                minprice = prices[i];
            else if (prices[i] - minprice > maxprofit)
                maxprofit = prices[i] - minprice;
        }
        return maxprofit;
    }
}
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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