[LeetCode] Maximum Subarray

分析转载 http://blog.csdn.net/joylnwang/article/details/6859677

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.

又一个经典问题,对于一个包含负值的数字串array[1...n],要找到他的一个子串array[i...j](0<=i<=j<=n),使得在array的所有子串中,array[i...j]的和最大。

这里我们需要注意子串和子序列之间的区别。子串是指数组中连续的若干个元素,而子序列只要求各元素的顺序与其在数组中一致,而没有连续的要求。对于一个元素数为n的数组,其含有2^n个子序列和n(n+1)/2个子串。如果使用穷举法,则至少需要O(n^2)的时间才能得到答案。卡耐基梅隆大学的Jay Kadane的给出了一个线性时间算法,我们就来看看,如何在线性时间内解决最大子串和问题。

要说明Kadane算法的正确性,需要两个结论。首先,对于array[1...n],如果array[i...j]就是满足和最大的子串,那么对于任何k(i<=k<=j),我们有array[i...k]的和大于0。因为如果存在k使得array[i...k]的和小于0,那么我们就有array[k+1...j]的和大于array[i...j],这与我们假设的array[i...j]就是array中和最大子串矛盾。

其次,我们可以将数组从左到右分割为若干子串,使得除了最后一个子串之外,其余子串的各元素之和小于0,且对于所有子串array[i...j]和任意k(i<=k<j),有array[i...k]的和大于0。此时我们要说明的是,满足条件的和最大子串,只能是上述某个子串的前缀,而不可能跨越多个子串。我们假设array[p...q],是array的和最大子串,且array[p...q],跨越了array[i...j],array[j+1...k]。根据我们的分组方式,存在i<=m<j使得array[i...m]的和是array[i...j]中的最大值,存在j+1<=n<k使得array[j+1...n]的和是array[j+1...k]的最大值。由于array[m+1...j]使得array[i...j]的和小于0。此时我们可以比较array[i...m]和array[j+1...n],如果array[i...m]的和大于array[j+1...n]则array[i...m]>array[p...q],否array[j+1...n]>array[p...q],无论谁大,我们都可以找到比array[p...q]和更大的子串,这与我们的假设矛盾,所以满足条件的array[p...q]不可能跨越两个子串。对于跨越更多子串的情况,由于各子串的和均为负值,所以同样可以证明存在和更大的非跨越子串的存在。对于单元素和最大的特例,该结论也适用。

根据上述结论,我们就得到了Kadane算法的执行流程,从头到尾遍历目标数组,将数组分割为满足上述条件的子串,同时得到各子串的最大前缀和,然后比较各子串的最大前缀和,得到最终答案。我们以array={−2, 1, −3, 4, −1, 2, 1, −5, 4}为例,来简单说明一下算法步骤。通过遍历,可以将数组分割为如下3个子串(-2),(1,-3),(4,-1,2,1,-5,4),这里对于(-2)这样的情况,单独分为一组。各子串的最大前缀和为-2,1,6,所以目标串的最大子串和为6。

简单的想:

如果一个和是变成负数了,那么肯定没什么用,就直接扔掉重新开始。其实是一个dp的想法。

最大连续子序列和,非常经典的题。
当我们从头到尾遍历这个数组的时候,对于数组里的一个整数,它有几种选择呢?它只有两种
选择:1、加入之前的 SubArray;2. 自己另起一个 SubArray。那什么时候会出现这两种情况呢?
如果之前 SubArray 的总体和大于 0 的话,我们认为其对后续结果是有贡献的。这种情况下我们
选择加入之前的 SubArray
如果之前 SubArray 的总体和为 0 或者小于 0 的话,我们认为其对后续结果是没有贡献,甚至是
有害的(小于 0 时)。这种情况下我们选择以这个数字开始,另起一个 SubArray。
设状态为 f[j],表示以 S[j] 结尾的最大连续子序列和,则状态转移方程如下:
f[j] = max { f[j -1] + S[j], S[j] } , 其中1 <= j <= n
target = max { f[j] } , 其中1 <= j <= n

 1 class Solution {
 2     public:
 3         int maxSubArray(int A[], int n) {
 4 
 5             int sum = 0;
 6             int result = INT_MIN;
 7             for(int i = 0; i< n ;i++)
 8             {   
 9                 if(sum <= 0)
10                     sum = A[i];
11                 else
12                     sum += A[i];
13                 result = max(sum, result);
14             }   
15             return result;
16 
17         }   
18 };
原文地址:https://www.cnblogs.com/diegodu/p/3851083.html