0121买卖股票的最佳时机

题目描述

给定一个数组,它的第 i 个元素是一支给定股票第 i 天的价格。

如果你最多只允许完成一笔交易(即买入和卖出一支股票),设计一个算法来计算你所能获取的最大利润。

注意你不能在买入股票前卖出股票。

示例 1:

输入: [7,1,5,3,6,4]
输出: 5
解释: 在第 2 天(股票价格 = 1)的时候买入,在第 5 天(股票价格 = 6)的时候卖出,最大利润 = 6-1 = 5 。
注意利润不能是 7-1 = 6, 因为卖出价格需要大于买入价格。

示例 2:

输入: [7,6,4,3,1]
输出: 0
解释: 在这种情况下, 没有交易完成, 所以最大利润为 0。

来源:力扣(LeetCode)
链接:https://leetcode-cn.com/problems/best-time-to-buy-and-sell-stock
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解题思路

暴力法

双层循环

高低谷想法

记录最高值和最低值

我的直观想法

这是我第一次尝试写出来的代码

class Solution:
    def maxProfit(self, prices: List[int]) -> int:
        if prices == []: return 0
        # profit[][]
        profit = [[0,0] for i in prices]
        profit[0][0] = 0 # 假如上一次卖了能够获得的利润 和 下面的 大者 ,
                                  # 本质上profit[i][0]表示交易以今天结尾和不以今天结尾 哪个利润大
        profit[0][1] = 0 # 上次买直到今天获得的利润,和0的 大者,如果是0,表示今天重新买入,
                                 # 本质上profit[i][1]表示的是以 i 为结尾的交易能够获得的利润

        for i in range(1,len(prices)):

            profit[i][1] = max(profit[i-1][1]+prices[i]-prices[i-1],0)
            profit[i][0] = max(profit[i-1][0],profit[i][1])
            
            print(profit[i][0],profit[i][1])
        return profit[-1][0]  

但是如果看一下题解,会发现逻辑更强的推导。
以下为抄录题解

这是一个最大连续子数组和的问题。有同学会问,这是怎么看出来的,因为在数组中求两点的差,而两点之差可以转换成求和问题。也许你还是一脸懵,这怎么想的到。如果你学过高等数学,对牛顿莱布尼茨公式有印象的话:
∫abf(x)dx=F(x)∣ab=F(b)−F(a)\int_{a}^{b}f(x){\mathrm{d}}x=F(x)\bigg|_{a}^{b}=F(b) - F(a) ∫ab​f(x)dx=F(x)|_a^b​​=F(b)−F(a)
只不过,在我这里,F() 函数不是连续的,而是离散化的,aaa 和 bbb 表示数组的下标。但是这不影响我们得出正确的结论。
总结下:区间和可以转换成求差的问题,求差问题,也可以转换成区间和的问题。
在上面的公式中,我们把 F()F()F() 表示的数组称为前缀和。
最大连续子数组和可以使用动态规划求解, dp[i]dp[i]dp[i] 表示以 iii 为结尾的最大连续子数组和,递推公式为:
dp[i]=max(0,dp[i−1])

版本一:

int maxProfit(vector<int>& prices) {
    if (prices.size() <= 1) return 0;
    vector<int> diff(prices.size() - 1);
    for (int i = 0; i < prices.size() - 1; ++i) {
        diff[i] = prices[i+1] - prices[i]; # 把序列转换为差
    }
    
    vector<int> dp(diff.size());
    dp[0] = max(0, diff[0]);
    int profit = dp[0];
    for (int i = 1; i < diff.size(); ++i) {
        dp[i] = max(0, dp[i-1] + diff[i]);
        profit = max(profit, dp[i]);
    }
    return profit;
}

作者:ivan_allen
链接:https://leetcode-cn.com/problems/two-sum/solution/121-mai-mai-gu-piao-de-zui-jia-shi-ji-dp-7-xing-ji/
来源:力扣(LeetCode)
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。

版本二:
dp 数组可以被优化掉

int maxProfit(vector<int>& prices) {
    if (prices.size() <= 1) return 0;
    vector<int> diff(prices.size() - 1);
    for (int i = 0; i < prices.size() - 1; ++i) {
        diff[i] = prices[i+1] - prices[i];
    }
    
    int last = 0;
    int profit = last;
    for (int i = 0; i < diff.size(); ++i) {
        last = max(0, last + diff[i]);
        profit = max(profit, last);
    }
    return profit;
}

作者:ivan_allen
链接:https://leetcode-cn.com/problems/two-sum/solution/121-mai-mai-gu-piao-de-zui-jia-shi-ji-dp-7-xing-ji/
来源:力扣(LeetCode)
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。

版本三:
diff 数组也可以被优化掉

int maxProfit(vector<int>& prices) {
    int last = 0, profit = 0;
    for (int i = 0; i < (int)prices.size() - 1; ++i) {
        last = max(0, last + prices[i+1] - prices[i]);
        profit = max(profit, last);
    }
    return profit;
}

作者:ivan_allen
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