[LeetCode]53. Maximum Subarray

本文介绍了使用贪心算法和动态规划求解最大连续子数组和的问题,包括两种不同的实现方式,并提供了代码示例。

Given an integer array nums, find the contiguous subarray (containing at least one number) which has the largest sum and return its sum.

Example:

Input: [-2,1,-3,4,-1,2,1,-5,4],
Output: 6
Explanation: [4,-1,2,1] has the largest sum = 6.
Follow up:

If you have figured out the O(n) solution, try coding another solution using the divide and conquer approach, which is more subtle.

贪心算法1:

public int maxSubArray(int[] nums) {
    int sum = 0, max = Integer.MIN_VALUE;
    for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
        sum += nums[i];
        max = Math.max(max, sum);
        sum = sum < 0 ? 0 : sum;
    }
    return max;
}

贪心算法2:

 public int maxSubArray(int[] nums) {
     int sum = nums[0];
     int max = nums[0];
     for (int i = 1; i< nums.length; i++) {
         sum = sum < 0 ? nums[i] : sum + nums[i];
         max = max > sum ? max : sum;
     }
     return max;
}

动态规划:

public int maxSubArray(int[] nums) {
    int[] dp = new int[nums.length];
    dp[0] = nums[0];
    int max = nums[0];
    for (int i = 1; i < nums.length; i++) {
        if (dp[i-1] < 0) {
            dp[i] = nums[i];
        } else {
            dp[i] = dp[i-1] + nums[i];
        }
        max = Math.max(max, dp[i]);
    }
    return max;
}
内容概要:本文详细介绍了一种基于Simulink的表贴式永磁同步电机(SPMSM)有限控制集模型预测电流控制(FCS-MPCC)仿真系统。通过构建PMSM数学模型、坐标变换、MPC控制器、SVPWM调制等模块,实现了对电机定子电流的高精度跟踪控制,具备快速动态响应和低稳态误差的特点。文中提供了完整的仿真建模步骤、关键参数设置、核心MATLAB函数代码及仿真结果分析,涵盖转速、电流、转矩和三相电流波形,验证了MPC控制策略在动态性能、稳态精度和抗负载扰动方面的优越性,并提出了参数自整定、加权代价函数、模型预测转矩控制和弱磁扩速等优化方向。; 适合人群:自动化、电气工程及其相关专业本科生、研究生,以及从事电机控制算法研究与仿真的工程技术人员;具备一定的电机原理、自动控制理论和Simulink仿真基础者更佳; 使用场景及目标:①用于永磁同步电机模型预测控制的教学演示、课程设计或毕业设计项目;②作为电机先进控制算法(如MPC、MPTC)的仿真验证平台;③支撑科研中对控制性能优化(如动态响应、抗干扰能力)的研究需求; 阅读建议:建议读者结合Simulink环境动手搭建模型,深入理解各模块间的信号流向与控制逻辑,重点掌握预测模型构建、代价函数设计与开关状态选择机制,并可通过修改电机参数或控制策略进行拓展实验,以增强实践与创新能力。
你提供的代码是 **LeetCode53题:最大子数组和(Maximum Subarray)** 的标准动态规划解法,使用了 **Kadane 算法**,是一种非常高效的一维动态规划算法。它可以在 **O(n)** 时间复杂度内找到连续子数组的最大和。 --- ## ✅ 代码解析与完整 VS2022 可运行版本 以下是适合在 **Visual Studio 2022 (VS2022)** 中运行的完整代码版本,包含 `vector`、主函数和测试用例。 ```cpp #include <iostream> #include <vector> #include <algorithm> using namespace std; class Solution { public: int maxSubArray(vector<int>& nums) { int pre = 0, maxAns = nums[0]; for (const auto& x : nums) { pre = max(pre + x, x); // 当前元素与当前元素+前面序列和的最大值 maxAns = max(maxAns, pre); // 更新全局最大值 } return maxAns; } }; // 主函数测试 int main() { Solution sol; vector<int> nums; // 测试用例 1 nums = {-2, 1, -3, 4, -1, 2, 1, -5, 4}; cout << "输入数组: "; for (int num : nums) cout << num << " "; cout << "\n最大子数组和为: " << sol.maxSubArray(nums) << endl << endl; // 测试用例 2 nums = {1}; cout << "输入数组: "; for (int num : nums) cout << num << " "; cout << "\n最大子数组和为: " << sol.maxSubArray(nums) << endl << endl; // 测试用例 3 nums = {5, 4, -1, 7, 8}; cout << "输入数组: "; for (int num : nums) cout << num << " "; cout << "\n最大子数组和为: " << sol.maxSubArray(nums) << endl << endl; // 测试用例 4 nums = {-1, -2, -3, -4}; cout << "输入数组: "; for (int num : nums) cout << num << " "; cout << "\n最大子数组和为: " << sol.maxSubArray(nums) << endl << endl; return 0; } ``` --- ## ✅ 示例输出 ``` 输入数组: -2 1 -3 4 -1 2 1 -5 4 最大子数组和为: 6 输入数组: 1 最大子数组和为: 1 输入数组: 5 4 -1 7 8 最大子数组和为: 23 输入数组: -1 -2 -3 -4 最大子数组和为: -1 ``` --- ## ✅ 算法逻辑详解 ### ✅ 问题背景 给定一个整数数组 `nums`,找到一个具有最大和的连续子数组(子数组至少包含一个元素),返回其最大和。 ### ✅ 解法思路:Kadane 算法(贪心 + 动态规划) #### 核心思想: - 维护一个变量 `pre`,表示以当前元素结尾的最大子数组和。 - 对于每个元素 `x`: - 如果 `pre + x` 比 `x` 大,说明可以继续扩展当前子数组; - 否则,舍弃之前的子数组,从当前元素重新开始。 - 每次更新全局最大值 `maxAns`。 #### 示例说明: ``` nums = [-2, 1, -3, 4, -1, 2, 1, -5, 4] 遍历过程: pre = -2 → maxAns = -2 pre = max(-2 + 1, 1) = 1 → maxAns = 1 pre = max(1 + (-3), -3) = -2 → maxAns = 1 pre = max(-2 + 4, 4) = 4 → maxAns = 4 ... 最终 maxAns = 6 ``` --- ## ✅ 时间与空间复杂度 | 类型 | 复杂度 | 说明 | |------|--------|------| | 时间复杂度 | O(n) | 只遍历一次数组 | | 空间复杂度 | O(1) | 只使用常数级额外空间 | --- ## ✅ 常见问题排查(VS2022) 1. **编译错误** - 确保包含 `<vector>` 和 `<algorithm>` - 使用 `using namespace std;` 或加上 `std::` 前缀 2. **运行时错误** - 注意空数组处理(虽然题目保证至少一个元素) - 确保 `max()` 函数参数正确 3. **逻辑错误** - 初始化 `maxAns` 为 `nums[0]` 是关键 - `pre` 的初始值应为 `0` --- ## ✅ 对比其他解法 | 解法 | 时间复杂度 | 空间复杂度 | 特点 | |------|------------|------------|------| | Kadane 算法(当前方法) | O(n) | O(1) | 最优解,推荐 | | 暴力枚举所有子数组 | O(n²) | O(1) | 简单但低效 | | 分治法(归并思想) | O(n log n) | O(log n) | 面试拓展思路 | | 动态规划(dp 数组) | O(n) | O(n) | 易理解,但空间略高 | ---
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