算法设计与分析———动态规划———最大子段和
問題描述:
最大子段和問題是將一個n個整數的序列a[1],a[2]….a[n]中字段a[first]….a[last]之和,(1<=first<=last<=n)求這些子段和中最大的。
例如(a[1],a[2],a[3],a[4],a[5],a[6])=(-2,11,-4,13,-5,-2)時,最大子段和為20,子段為a[2],a[3],a[4]。
求解方法:
如果不會算法,那就用時間復雜度為O(n^3)的枚舉,i為從1到n的起點,j為從i到n的終點,k為從i到j的子段之和。
還是枚舉,改進一下,得到O(n^2)的枚舉算法,就是將k去掉,在找其終點j的時候就將子段和記錄下來,因為從i到j的子段和就是從i到j-1的子段和加上a[j]。
再改進一下,將這個序列分成1到(1+n)/2的序列與(1+n)/2到n的序列。那么最大的子段有可能出現在:
1.左側序列。2.右側序列。3.跨越中間點的序列。
我們從中間點兩側找最大子段,再找越過中間點的最大子段,就形成了我們所說的分治算法,得到復雜度為O(nlogn)的算法。
其實,我們在選擇一個元素a[j]的時候,只有兩種情況,將a[i]至a[j-1]加上,或者從a[j]以j為起點開始。我們用一個數組dp[i]表示以i為結束的最大子段和,對于每一個a[i],加上dp[i-1]成為子段,或以a[i]開始成為新段的起點。因為我們只需要記錄dp值,所以復雜度是O(n)。
這就是最大子段和的動態規劃算法。
我們甚至不需要dp數組,只需要定義一個dp變量,因為最后要求的dp值也是最大的,所以我們可以在求dp的時候更新為最大的。
暴力法:
#include<iostream> using namespace std;int MaxSum(int n,int *a,int &besti,int &bestj) {int sum=0;for(int i=0;i<n;i++){for(int j=i;j<n;j++){int tempSum=0;for(int k=i;k<j;k++){tempSum+=a[k];if(tempSum>sum){sum=tempSum;besti=i;bestj=j;}}}}return sum; } int main() {int a[100]={-2,11,-4,13,-5,-2};int n=6;int besti=0;int bestj=0;MaxSum(n,a,besti,bestj);cout<<"輸出最大子段和:";for(int i=besti;i<bestj;i++){cout<<a[i]<<" ";}}暴力法改進:
#include<iostream> using namespace std;int MaxSum(int n,int *a,int &besti,int &bestj) {int sum=0;for(int i=0;i<n;i++){int tempSum=0;for(int j=i;j<n;j++){tempSum+=a[j];if(tempSum>sum){sum=tempSum;besti=i;bestj=j;}}}return sum; } int main() {int a[100]={-2,11,-4,13,-5,-2};int n=6;int besti=0;int bestj=0;MaxSum(n,a,besti,bestj);for(int i=besti;i<=bestj;i++){cout<<a[i]<<" ";}}動態規劃:
#include<iostream> using namespace std;int MaxSum(int n,int *a,int &besti,int &bestj) {int sum=0;int tempSum=0;for(int i=0;i<n;i++){if(tempSum>0){tempSum+=a[i];}else{tempSum=a[i];}if(tempSum>sum){sum=tempSum;}} return sum; } int main() {int a[100]={-2,11,-4,13,-5,-2};int n=6;int besti=0;int bestj=0;cout<<MaxSum(n,a,besti,bestj);}總結
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