53. Maximum Subarray

20170706

今天再做这题,写出来了。这题之前说的「局部最优解」「全局最优解」可以这么理解,局部最优解就相当于dp[i-1],因为我写完标准dp后很容易发现这个dp其实只需要知道前一位的状态,所以就用个int来滚动就行了,这个int就是所谓的局部最优解。然后之前说的局部最优解必须包含当前数字,其实就是因为这题要求的是连续的subarray。

//标准
    public int maxSubArray(int[] nums) {
        if (nums == null || nums.length == 0) return 0;
        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] = dp[i - 1] + nums[i];
            } else {
                dp[i] = nums[i];
            }
            max = Math.max(max, dp[i]);
        }
        return max;
    }
//滚动
    public int maxSubArray(int[] nums) {
        if (nums == null || nums.length == 0) return 0;
        int curMax = nums[0];
        int max = nums[0];
        for (int i = 1; i < nums.length; i++) {
            if (curMax > 0) {
                curMax = curMax + nums[i];
            } else {
                curMax = nums[i];
            }
            max = Math.max(curMax, max);
        }
        return max;
    }

Find the contiguous subarray within an array (containing at least one number) which has the largest sum.
For example, given the array [-2,1,-3,4,-1,2,1,-5,4],
the contiguous subarray [4,-1,2,1] has the largest sum = 6.

一道easy题,一月份的时候做的,现在再做又一时想不起来了。。这题是DP的思想,但是有很多种思路;最近看了code ganker的一些题目很多都用到了「局部最优解」「全局最优解」这个概念,比如Jump GameBest Time to Buy and Sell Stock等。

这种思想的核心是,「局部最优解」local表示「必须包含当前一步操作」时候的最优解,全局最优解global就是代表全局最优解,每步比较local和global。

State transition equation:

dp[i] = dp[i-1] >0 ? dp[i-1] + nums[i] : nums[i]

这题的方程,要注意是根据dp[i-1] >0的正负来判断,跟nums[i]无关。
第二点,由于「局部最优解」local表示「必须包含当前一步操作」时候的最优解,所以这题dp数组的最后一位不能代表最优结果,而是要维护的global。

因为只需要前一个位置的值,所以这道题可以状态压缩,可以这么写:

    public int maxSubArray(int[] nums) {
        if (nums.length == 0) return 0;
        int local = nums[0];
        int global = nums[0];
        //local[i] = local[i-1] < 0 ? nums[i]: local[i-1]+nums[i]

        for (int i = 1; i < nums.length; i++) {
            local = local > 0 ? local + nums[i] : nums[i];
            global = Math.max(local, global);
        }
        return global;
    }

有时候我想不通为什么需要比较局部和最优,原因就是局部因为要包含当前的值所以有一定局限性。比如这道题,如果test case是一串负数,那global的作用就显而易见了。

我昨天有个疑问,是不是所以DP都需要用到一个数组保存状态,空间换时间嘛。事实上不是的,有些题目只需要用到之前一个子状态,或者可以用空间轮换,就不需要数组。比如,利用常规路子,这题还可以这样写

public int maxSubArray(int[] A) {
        int n = A.length;
        int[] dp = new int[n];//dp[i] means the maximum subarray ending with A[i];
        dp[0] = A[0];
        int max = dp[0];
        
        for(int i = 1; i < n; i++){
            dp[i] = A[i] + (dp[i - 1] > 0 ? dp[i - 1] : 0);
            max = Math.max(max, dp[i]);
        }
        
        return max;
}

本质上,dp[i]就相当于local。


另外这题还有一种divide and conquer做法,挺复杂的先不讨论了。

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