子数组的最大乘积

题目:

     给定一个长度为N的整数数组,只允许使用乘法,不能用除法,计算任意N-1个数的组合中乘积中最大的一组,并写出算法的时间复杂度。

解法:

     实际上第一反应就是先将N个数相乘得到结果,然后遍历每一个数,看去掉哪个数最适合,注意正负号。效率O(N).

     但是文章在最后指出不允许用除法的用意是这样的,乘法很容易溢出。意思是干脆乘法也不要用。

文中给出如下几种算法:

源码出自:http://blog.csdn.net/qq120848369/archive/2010/05/12/5583796.aspx

算法一: 

       枚举每一个不在N-1内的数,分别计算剩余N-1个数的乘积, 由于有N种情况,每种情况遍历计算乘积,所以O(n2).

算法二:

      假设第i位不在N-1内,那么需要左边的乘积乘以右边的乘积.   为了优化时间,做预处理,先算出i位左边的乘积与右边的乘积.

这个过程需要2 *n的时间,是线性的。 计算Max也是扫描一遍就得到了,所以算法复杂度n,代码如下:

01.#include <iostream>  
02.using namespace std;  
03. 
04.//全局变量  
05.int *num;  
06.int *_left;  
07.int *_right;  
08. 
09.void getLeft(int len)  
10.{  
11.    _left[0]=1;  
12.    for(int i=1;i<len;++i)  
13.    {  
14.        _left[i]=_left[i-1]*num[i-1];  
15.    }  
16.}  
17. 
18.void getRight(int len)  
19.{  
20.    _right[len-1]=1;  
21.    for(int i=len-2;i>=0;--i)  
22.    {  
23.        _right[i]=_right[i+1]*num[i+1];  
24.    }  
25.}  
26. 
27.int getMax(int len,int &max)  
28.{  
29.    max=_left[0]*_right[0];  
30.    int pos=0;  
31.    for(int i=1;i<len;++i)  
32.    {  
33.        if(_left[i]*_right[i]>max)  
34.        {  
35.            max=_left[i]*_right[i];  
36.            pos=i;  
37.        }  
38.    }  
39.    return pos;  
40.}  
41. 
42.int main()  
43.{  
44.    int len;  
45.    cin>>len;  
46.    num=new int[len];  
47.    _left=new int[len];  
48.    _right=new int[len];  
49.    for(int i=0;i<len;++i)  
50.    {  
51.        cin>>num[i];  
52.    }  
53.    getLeft(len);  
54.    getRight(len);  
55.    int max;  
56.    cout<<"数组下标:"<<getMax(len,max)<<",最大值:";  
57.    cout<<max<<endl;  
58.    delete []num;  
59.    delete []_left;  
60.    delete []_right;  
61.    return 0;  
62.} 

算法3:

     计算N个数的乘积为P,然后分P的正负性讨论如下:

     1,P==0

           说明P中必定至少含有一个0。假设将这个0去掉后得到N-1个元素的乘积为Q。

           1.1 Q==0

                  返回0。说明N个元素中必有至少两个0,所以不管去掉什么元素,N-1个乘积必为0。

           1.2 Q为正

                  返回Q。说明其中再无0了,若之前去掉的不是0,则剩余的N-1个的乘积必为0。小于现在的Q。

            1.3 Q为负

                  返回0,。说明其中再无0了,若之前去掉的不是0,则剩余的N-1个的乘积必为0。大于现在的Q,取大者,所以之前应该保留0。

        2,P为负

              说明这N个数中无0,并且至少有一个负数。所以只有去掉一个绝对值最小的负数才获得最大乘积Q。并且这个负数必定是存在的。

        3,P为正

              由于可能负负得正,所以现在应该考虑到应该去掉一个绝对值最小的正数,但是这个正数不一定存在,比如数组-1,-1。所以如果该正数不存在,就应该去掉一个绝对值最大的负数。

同时注意,为了避免乘积溢出,建议只统计符号,计算0,正,负的个数 。            

代码:

#include "stdafx.h"
#include<iostream>
#include<stdio.h>
#include<time.h>
#include<math.h>
#include<stdlib.h>
#include<algorithm>
#include<queue>
#include<Windows.h>
using namespace std;
#define MAX 100
int M;
int arr[MAX];
int sig[3];//统计符号0,正,负的个数
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
 //处理输入
 cin>>M;
 for(int i=0;i<M;i++)
 {
  cin>>arr[i];
 }

 memset(sig,0,sizeof(int));
 for(int i=0;i<M;i++)
 {
  if(arr[i]==0)
  {
   sig[0]++;
  }
  else if(arr[i]>0)
  {
   sig[1]++;
  }
  else
  {
   sig[2]++;
  }
 }

 if(sig[0]>2||(sig[0]==1&&sig[2]%2==0))//情况1.1  1.2 去掉0
 {
  for(int i=0;i<M;i++)
  {
   if(arr[i]==0)
   {
    cout<<"位置:"<<i<<endl;
    break;
   }
  } 
 }
 else if(sig[0]==1)//情况1.3  Q为负数去掉任意一个都可以
 {
  for(int i=0;i<M;i++)
  {
   if(arr[i]!=0)
   {
    cout<<"位置:"<<i<<endl;
    break;
   }
  } 
 }
 else if(sig[2]%2==1)//情况2  去掉绝对值最小的负数
 {
  int min=INT_MIN;
  int pos=0;
  for(int i=0;i<M;i++)
  {
   if(arr[i]<0&&arr[i]>min)
   {
    min=arr[i];
    pos=i;

   }
  } 
  cout<<"位置:"<<pos<<endl;
 }
 else //情况3
 {
  //有正数
  if(sig[1]>0)
  {
   int max=INT_MAX;
   int pos=0;
   for(int i=0;i<M;i++)
   {
    if(arr[i]>0&&arr[i]<max)
    {
     max=arr[i];
     pos=i;

    }
   } 
   cout<<"位置:"<<pos<<endl;
  }
  else
  {
   int min=0;
   int pos=0;
   for(int i=0;i<M;i++)
   {
    if(arr[i]>0&&abs(arr[i])>min)
    {
     min=abs(arr[i]);
     pos=i;
    }
   } 
   cout<<"位置:"<<pos<<endl;
  }
 }

 ::system("pause");

 return 0;
}

题目:

 

给定一个长度为N的整数数组,只容许用乘法不容许用除法,策画N-1个数组合的乘积最大的一组,并写出算法的时候错杂度。  

 

办法一: 

 

最简单的策画就是把所有N-1个数的组合全找出来,共有C(N, N-1) = N 种景象,所以算法的错杂度为Ο(N2)。

 

办法一

 

#include<iostream>
#include<cstdlib>
#include<ctime>
using namespace std;
 
long long LevelOne(const int *d, unsigned int n)
{
  long long ret;
  long long max;
  int i, j;
  for(i=0; i<n; i++)
  {
    for(j=0, ret=1; j<n; j++)
    {
      ret *= ((i==j)? 1 : d[j]);
      if(ret == 0) break;
    }
    max = (i==0 ? ret : max);
    max = (max<=ret ? ret : max);
  }
 
  return max;
}
 
int main()
{
  const int maxsize = 10;
  int data[maxsize];
  long long max;
 
  srand(time(NULL));
 
  for(int i=0; i<maxsize; i++)
    data[i] = ((rand()%10<2) ? -1:1) * (rand()%10);
 
  for(int i=0; i<maxsize; i++)
    cout<<data[i]<<" ";
  cout<<endl;
 
  max = LevelOne(data, maxsize);
 
  cout<<"max: "<<max<<endl;
 
  return 0;
}

 

 

 

办法二:

 

对于数组A[N],假设如许思虑假设去除第i个元素的乘积可以默示为A[0]*A[1]*…A[i-1] * A[i+1]*A[i+2]*…A[N-1],则可以写出如下算法满足错杂度为Ο(N)。  1.算出A[0]~A[N-1],N个元素的乘积赋值给M  2.定义变量i=N-1, R=1,和数组p[N]  3.若是i==0 p[0] = A[0] 返回  4.若是i>=0 反复步调5  5.M /= A[i]; p[i] = M*R; R *= A[i]   然则本算法应用了除法,而规定不容许,所以可以做个小的调剂。设f[i]=A[0]*A[1]*…A[i], r[i]=A[i]*A[i+1]*…A[N]则p[i] = f[i-1]*r[i+1]。

 

办法二

 

long long LevelTwo(const int *d, unsigned int n)
{
  int *f = new int [n];
  int *r = new int [n];
  long long *p = new long long [n];
  long long max;
 
  assert(f!=0 && r!=0 && p!=0);
 
  long long fv=1, rv=1;
  for(int i=0; i<n; i++)
  {
    int j = n-i-1;
    fv *= d[i];
    rv *= d[j];
    f[i] = fv;
    r[j] = rv;
  }
 
  max = p[0] = r[1];
  for(int i=1; i<n; i++)
  {
    p[i] = f[i-1] * r[i+1];
    max = max<p[i] ? p[i] : max;
  }
 
   [] f;
   [] r;
   [] p;
 
  return max;
}

 

 

 


办法三:

 

固然以上算法已经将错杂度降到了Ο(N)了,但还是可以进一步削减策画量。子数组最大乘积题目可以分为以下几种景象。  

 

1.数组中有多于一个零则最大乘积为0;

 

2.数组中只有一个零,而有奇数个负数,则最大乘积必然为0;

 

3.数组中只有一个零,而有偶数个负数,则最大乘积为除去0的元素的乘积;  

 

4.数组中没有零,而有奇数个负数,则最大乘积为除去绝对值最小的负数的乘积;  

 

5.数组中没有零,而有偶数个负数,则最大乘积为除去最小的正数的乘积。

 

办法三

 

long long LevelThree(int *d, int n)
{
  int n_zero = 0;
  int n_neg = 0;
  int maxneg = 0;
  int minpos = 0;
  int maxnegi = 0;
  int minposi = 0;
  int zeroi = 0;
  int out;
  long long max = 1;
 
  for(int i=0; i<n; i++)
  {
    if(d[i] < 0)
    {
      n_neg++;
      if(maxneg == 0)
      {
        maxneg = d[i];
        maxnegi = i;
      }
      else if(maxneg<d[i])
      {
        maxneg = d[i];
        maxnegi = i;
      }
    }
    else if(d[i] == 0)
    {
      zeroi = i;
      if(++n_zero>1) return 0;
    }
    else
    {
      if(minpos == 0)
      {
        minpos = d[i];
        minposi = i;
      }
      else if(minpos > d[i])
      {
        minpos = d[i];
        minposi = i;
      }
    }
  }
 
 
  if(n_zero==1 && n_neg%2==1)
  {
    return 0;
  }
  else if(n_zero==1 && n_neg%2==0)
  {
    out = zeroi;
  }
  else if(n_zero==0 && n_neg%2==1)
  {
    out = maxnegi;
  }
  else if(n_zero==0 && n_neg%2==0)
  {
    out = minposi;
  }
 
  for(int i=0; i<n; i++)
  {
    max *= (i==out)?1:d[i];
  }
  return max;
}

 

原文地址:https://www.cnblogs.com/fickleness/p/3155036.html