求数组最大子数组
题目:输入一个整形数组,数组里有正数也有负数。数组中连续的一个或多个整数组成一个子数组,每个子数组都有一个和。求所有子数组的和的最大值。要求时间复杂度为O(n)。
例如输入的数组为1, -2, 3, 10, -4, 7, 2, -5,和最大的子数组为3, 10, -4, 7, 2,因此输出为该子数组的和18。
Solution1:时间复杂度为O(n)
思想:1)假设数组至少含有一个正数。对数组遍历。初始化low=high=0,preSum=max=0;
如果当前的和preSum为负数,preSum应该重置为0,标记low=high=i+1;
如果当前的和preSum>max,则max=preSum,且high=i
2)倘若max==0,说明数组全是负,则寻找最大元素data[i]即可,且low=high=i;
3)返回low,high,max
4)数组最多线性遍历2遍,故时间复杂度为O(n)
void find(int data[],int length,int&low,int&high,int&max){ int preSum=0; max=low=high=0; for(int i=0;i<length;i++){ preSum+=data[i]; if(preSum<0){//当前和为负数,清空 preSum=0; low=high=i+1; } else if(preSum>max){//当前和大于最大和,交换并记录结束位置 max=preSum; high=i; } } if(max==0){//全是负数,寻找最大负数即可 max=data[0]; for(int i=1;i<length;i++ ){ if(max<data[i]){ max=data[i]; low=high=i; } } } }
Solution2:时间复杂度为O(nlogn)
思想:使用了分块和递归法。假设当前需要寻找的最大子数组的索引段为[low,high]。取中间位置mid,那么最大子数组存在可能性有3种情况,第1种是位于[low mid-1]中:第2种是位于[mid+1 high]中;第3种必须包含mid,即以mid为基础,向两边延伸,这需要线性时间查找。对于1、2种情况,递归即可。
比较3种情况最大的,即为结果。
struct r{ int low,high; int sum; r(int l,int h,int s=0):low(l),high(h),sum(s){} }; r find(int data[],int n,int low,int high){ if(low==high) return r(low,high,data[low]); else if(high==low+1){ r left(low,low,data[low]); r right(high,high,data[high]); r middle(low,high,data[low]+data[high]); r temp=left.sum>right.sum? left:right; return temp.sum>middle.sum?temp:middle; } else{ int mid=(low+high)/2; r left=find(data,n,low,mid-1); r righ=find(data,n,mid+1,high); r temp=left.sum>righ.sum? left:righ; int maxLeft,maxRight,sum; int p1=mid; maxLeft=data[mid]; sum=data[mid]; for(int i=mid-1;i>=low;i--){ sum+=data[i]; if(sum>maxLeft){ p1=i; maxLeft=sum; } } int p2=mid; maxRight=0; sum=0; for(int i=mid+1;i<=high;i++){ sum+=data[i]; if(sum>maxRight){ p2=i; maxRight=sum; } } r middle(p1,p2,maxLeft+maxRight); return temp.sum>middle.sum?temp:middle; } }
Solution3:时间复杂度为O(n.^2)
思想:设当前索引[0 i]数据段(i<=lenght-1)具有最大Max的子数组的低高索引分别为 low,high,对应的累加值为MAX。则,寻找索引[0
i+1]这段区间的最大子数组的时候,有以下两种情况:
1.仍旧为low-high 2.为flag---i+1,其中0<=flag<=i+1。
那么对第2中情况从后往前累加,找出最大的累加值max和记录对应的位置flag,比较max与MAX,若大则更新MAX=max,low=flag,high=i+1。
SubArray FindMaxSubArray(int data[],int length)//非递归法计算最大子数组 { int max=data[0]; int low=0,high=0;//初始化 for(int i=1;i<length;i++) {int present_sum=data[i],present_max=data[i]; int label=i; for(int j=i-1;j>-1;j--) {present_sum+=data[j]; if(present_max<present_sum) {present_max=present_sum;label=j;}} if(present_max>max) {max=present_max;low=label;high=i;} } SubArray maxarray={low,high,max}; return max }