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代码随想录Day41 121. 买卖股票的最佳时机,本周小结动态规划,122.买卖股票的最佳时机II,123.买卖股票的最佳时机III。

来源:易妖游戏网

1.

给定一个数组 prices ,它的第 i 个元素 prices[i] 表示一支给定股票第 i 天的价格。

你只能选择 某一天 买入这只股票,并选择在 未来的某一个不同的日子 卖出该股票。设计一个算法来计算你所能获取的最大利润。

返回你可以从这笔交易中获取的最大利润。如果你不能获取任何利润,返回 0 。

  • 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;同时,你不能在买入前卖出股票。

  • 示例 2:

  • 输入:prices = [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。

思路

暴力

这道题目最直观的想法,就是暴力,找最优间距了。

贪心

因为股票就买卖一次,那么贪心的想法很自然就是取最左最小值,取最右最大值,那么得到的差值就是最大利润。

动态规划

动规五部曲分析如下:

dp[i][0] 表示第i天持有股票所得最多现金 ,这里可能有同学疑惑,本题中只能买卖一次,持有股票之后哪还有现金呢?

其实一开始现金是0,那么加入第i天买入股票现金就是 -prices[i], 这是一个负数。

dp[i][1] 表示第i天不持有股票所得最多现金

注意这里说的是“持有”,“持有”不代表就是当天“买入”!也有可能是昨天就买入了,今天保持持有的状态

很多同学把“持有”和“买入”没区分清楚。

在下面递推公式分析中,我会进一步讲解。

  1. 确定递推公式

如果第i天持有股票即dp[i][0], 那么可以由两个状态推出来

  • 第i-1天就持有股票,那么就保持现状,所得现金就是昨天持有股票的所得现金 即:dp[i - 1][0]
  • 第i天买入股票,所得现金就是买入今天的股票后所得现金即:-prices[i]

那么dp[i][0]应该选所得现金最大的,所以dp[i][0] = max(dp[i - 1][0], -prices[i]);

如果第i天不持有股票即dp[i][1], 也可以由两个状态推出来

  • 第i-1天就不持有股票,那么就保持现状,所得现金就是昨天不持有股票的所得现金 即:dp[i - 1][1]
  • 第i天卖出股票,所得现金就是按照今天股票价格卖出后所得现金即:prices[i] + dp[i - 1][0]

同样dp[i][1]取最大的,dp[i][1] = max(dp[i - 1][1], prices[i] + dp[i - 1][0]);

这样递推公式我们就分析完了

  1. dp数组如何初始化

由递推公式 dp[i][0] = max(dp[i - 1][0], -prices[i]); 和 dp[i][1] = max(dp[i - 1][1], prices[i] + dp[i - 1][0]);可以看出

其基础都是要从dp[0][0]和dp[0][1]推导出来。

那么dp[0][0]表示第0天持有股票,此时的持有股票就一定是买入股票了,因为不可能有前一天推出来,所以dp[0][0] -= prices[0];

dp[0][1]表示第0天不持有股票,不持有股票那么现金就是0,所以dp[0][1] = 0;

  1. 确定遍历顺序

从递推公式可以看出dp[i]都是由dp[i - 1]推导出来的,那么一定是从前向后遍历。

  1. 举例推导dp数组

以示例1,输入:[7,1,5,3,6,4]为例,dp数组状态如下:

dp[5][1]就是最终结果。

为什么不是dp[5][0]呢?

因为本题中不持有股票状态所得金钱一定比持有股票状态得到的多!

贪心算法

public class Best_Time_to_Buy_and_Sell_Stock {
    public int maxProfit1(int[] prices) {
        int low = Integer.MAX_VALUE;//low 记录迄今为止遇到的最低股票价格,初始值设为 Integer.MAX_VALUE。res 记录迄今为止的最大利润,初始值设为0。
        int res = 0;
        for(int i = 0; i < prices.length; i++){//遍历整个价格数组。对于每个价格,更新最低价格 low。计算当前价格与最低价格的差值(即在当前价格卖出的利润),并更新最大利润 res。
            low = Math.min(prices[i], low);
            res = Math.max(prices[i] - low, res);
        }
        return res;//返回最大利润 res。
    }
   
}
  • 时间复杂度:O(n),其中n是数组prices的长度。只需要遍历一次数组。
  • 空间复杂度:O(1),只需要两个变量lowres来存储最低价格和最大利润。

动态规划

public class Best_Time_to_Buy_and_Sell_Stock {
   
    public int maxProfit2(int[] prices) {
        if (prices == null || prices.length == 0) return 0;
        int length = prices.length;
        int[][] dp = new int[length][2];//dp 是一个二维数组,其中 dp[i][0] 表示第 i 天结束时持有股票的最大利润,dp[i][1] 表示第 i 天结束时不持有股票的最大利润。
        int result = 0;
        dp[0][0] = -prices[0];//初始化 dp[0][0] 为 -prices[0](即第0天买入股票),dp[0][1] 为0(即第0天不持有股票)。遍历价格数组,对于每个价格,更新 dp[i][0] 和 dp[i][1]:dp[i][0] 是前一天不持有股票和今天买入股票的最大利润。dp[i][1] 是前一天不持有股票和今天卖出股票的最大利润。
        dp[0][1] = 0;
        for (int i = 1; i < length; i++) {
            dp[i][0] = Math.max(dp[i - 1][0], -prices[i]);
            dp[i][1] = Math.max(dp[i - 1][0] + prices[i], dp[i - 1][1]);
        }
        return dp[length - 1][1];//返回最后一天不持有股票的最大利润 dp[length - 1][1]。
    }
   }
  • 时间复杂度:O(n),其中n是数组prices的长度。需要遍历整个数组。
  • 空间复杂度:O(n),需要一个大小为n的二维数组dp来存储每一天的动态规划结果。
public class Best_Time_to_Buy_and_Sell_Stock {
    public int maxProfit3(int[] prices) {
        int len = prices.length;//dp 是一个二维数组,使用模2索引来存储最后两天的状态。
        int dp[][] = new int[2][2];
        dp[0][0] = - prices[0];
        dp[0][1] = 0;//类似于方法2,但是只存储最后两天的状态,以节省空间。
        for (int i = 1; i < len; i++){
            dp[i % 2][0] = Math.max(dp[(i - 1) % 2][0], - prices[i]);
            dp[i % 2][1] = Math.max(dp[(i - 1) % 2][1], prices[i] + dp[(i - 1) % 2][0]);
        }
        return dp[(len - 1) % 2][1];//返回最后一天不持有股票的最大利润。
    }
  
}
  • 时间复杂度:O(n),其中n是数组prices的长度。需要遍历整个数组。
  • 空间复杂度:O(1),只需要一个固定大小的二维数组dp来存储最后两天的状态。
public class Best_Time_to_Buy_and_Sell_Stock {
   
    public int maxProfit4(int[] prices) {
        int[] dp = new int[2];//dp 是一个一维数组,其中 dp[0] 表示持有股票的最大利润,dp[1] 表示不持有股票的最大利润。
        dp[0] = -prices[0];
        dp[1] = 0;
        for (int i = 1; i <= prices.length; i++) {//初始化 dp[0] 为 -prices[0],dp[1] 为0。遍历价格数组,对于每个价格,更新 dp[0] 和 dp[1]:dp[0] 是前一天持有股票和今天买入股票的最大利润。dp[1] 是前一天不持有股票和今天卖出股票的最大利润。
            dp[0] = Math.max(dp[0], -prices[i - 1]);
            dp[1] = Math.max(dp[1], dp[0] + prices[i - 1]);
        }
        return dp[1];//返回最后一天不持有股票的最大利润 dp[1]。
    }
}
  • 时间复杂度:O(n),其中n是数组prices的长度。需要遍历整个数组。
  • 空间复杂度:O(1),只需要一个大小为2的一维数组dp来存储持有和不持有股票的最大利润。

2.

周一

中就是给一个数组相邻之间不能连着偷,如何偷才能得到最大金钱。

  1. 确定dp数组含义

dp[i]:考虑下标i(包括i)以内的房屋,最多可以偷窃的金额为dp[i]

  1. 确定递推公式

dp[i] = max(dp[i - 2] + nums[i], dp[i - 1]);

  1. dp数组如何初始化
  1. 确定遍历顺序

从前到后遍历

  1. 举例推导dp数组

以示例二,输入[2,7,9,3,1]为例。

红框dp[nums.size() - 1]为结果。

周二

就是数组成环了,然后相邻的不能连着偷。

这里主要考虑清楚三种情况:

  • 情况一:考虑不包含首尾元素

  • 情况二:考虑包含首元素,不包含尾元素

  • 情况三:考虑包含尾元素,不包含首元素

需要注意的是,“考虑” 不等于 “偷”,例如情况三,虽然是考虑包含尾元素,但不一定要选尾部元素!对于情况三,取nums[1] 和 nums[3]就是最大的。

所以情况二 和 情况三 都包含了情况一了,所以只考虑情况二和情况三就可以了

成环之后还是难了一些的, 不少题解没有把“考虑房间”和“偷房间”说清楚。

这就导致大家会有这样的困惑:“情况三怎么就包含了情况一了呢?本文图中最后一间房不能偷啊,偷了一定不是最优结果”。

所以我在本文重点强调了情况一二三是“考虑”的范围,而具体房间偷与不偷交给递推公式去抉择。

剩下的就和是一个逻辑了。

周三

这次是在一棵二叉树上打家劫舍了,条件还是一样的,相临的不能偷。

这道题目是树形DP的入门题目,其实树形DP其实就是在树上进行递推公式的推导,没有什么神秘的。

超时了,因为我们计算了root的四个孙子(左右孩子的孩子)为头结点的子树的情况,又计算了root的左右孩子为头结点的子树的情况,计算左右孩子的时候其实又把孙子计算了一遍。

那么使用一个map把计算过的结果保存一下,这样如果计算过孙子了,那么计算孩子的时候可以复用孙子节点的结果。

最后我们还是给出动态规划的解法。

因为是在树上进行状态转移,我们在讲解二叉树的时候说过递归三部曲,那么下面我以递归三部曲为框架,其中融合动规五部曲的内容来进行讲解。

  1. 确定递归函数的参数和返回值

dp数组含义:下标为0记录不偷该节点所得到的的最大金钱,下标为1记录偷该节点所得到的的最大金钱。

所以本题dp数组就是一个长度为2的数组!

那么有同学可能疑惑,长度为2的数组怎么标记树中每个节点的状态呢?

别忘了在递归的过程中,系统栈会保存每一层递归的参数

  1. 确定终止条件

在遍历的过程中,如果遇到空间点的话,很明显,无论偷还是不偷都是0,所以就返回

  1. 确定遍历顺序

采用后序遍历

  1. 确定单层递归的逻辑

如果是偷当前节点,那么左右孩子就不能偷,val1 = cur->val + left[0] + right[0];

如果不偷当前节点,那么左右孩子就可以偷,至于到底偷不偷一定是选一个最大的,所以:val2 = max(left[0], left[1]) + max(right[0], right[1]);

最后当前节点的状态就是{val2, val1}; 即:{不偷当前节点得到的最大金钱,偷当前节点得到的最大金钱}

  1. 举例推导dp数组

以示例1为例,dp数组状态如下:(注意用后序遍历的方式推导

最后头结点就是 取下标0 和 下标1的最大值就是偷得的最大金钱

树形DP为什么比较难呢?

因为平时我们习惯了在一维数组或者二维数组上推导公式,一下子换成了树,就需要对树的遍历方式足够了解!

大家还记不记得我在讲解贪心专题的时候,讲到这道题目:,这也是贪心算法在树上的应用。那我也可以把这个算法起一个名字,叫做树形贪心

“树形贪心”词汇从此诞生,来自「代码随想录」

周四

一段时间,只能买卖一次,问最大收益。

总结

刚刚结束了背包问题,本周主要讲解打家劫舍系列。

劫舍系列简单来说就是 数组上连续元素二选一,成环之后连续元素二选一,在树上连续元素二选一,所能得到的最大价值

3.

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。

设计一个算法来计算你所能获取的最大利润。你可以尽可能地完成更多的交易(多次买卖一支股票)。

注意:你不能同时参与多笔交易(你必须在再次购买前出售掉之前的股票)。

  • 示例 1:

  • 输入: [7,1,5,3,6,4]

  • 输出: 7
    解释: 在第 2 天(股票价格 = 1)的时候买入,在第 3 天(股票价格 = 5)的时候卖出, 这笔交易所能获得利润 = 5-1 = 4。随后,在第 4 天(股票价格 = 3)的时候买入,在第 5 天(股票价格 = 6)的时候卖出, 这笔交易所能获得利润 = 6-3 = 3 。

  • 示例 2:

  • 输入: [1,2,3,4,5]

  • 输出: 4
    解释: 在第 1 天(股票价格 = 1)的时候买入,在第 5 天 (股票价格 = 5)的时候卖出, 这笔交易所能获得利润 = 5-1 = 4 。注意你不能在第 1 天和第 2 天接连购买股票,之后再将它们卖出。因为这样属于同时参与了多笔交易,你必须在再次购买前出售掉之前的股票。

  • 示例 3:

  • 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。

提示:

  • 1 <= prices.length <= 3 * 10 ^ 4
  • 0 <= prices[i] <= 10 ^ 4

思路

本题我们在讲解贪心专题的时候就已经讲解过了,只不过没有深入讲解动态规划的解法,那么这次我们再好好分析一下动规的解法。

本题和的唯一区别是本题股票可以买卖多次了(注意只有一只股票,所以再次购买前要出售掉之前的股票)

在动规五部曲中,这个区别主要是体现在递推公式上,其他都和一样一样的

所以我们重点讲一讲递推公式。

这里重申一下dp数组的含义:

  • dp[i][0] 表示第i天持有股票所得现金。
  • dp[i][1] 表示第i天不持有股票所得最多现金

如果第i天持有股票即dp[i][0], 那么可以由两个状态推出来

  • 第i-1天就持有股票,那么就保持现状,所得现金就是昨天持有股票的所得现金 即:dp[i - 1][0]
  • 第i天买入股票,所得现金就是昨天不持有股票的所得现金减去 今天的股票价格 即:dp[i - 1][1] - prices[i]

注意这里和唯一不同的地方,就是推导dp[i][0]的时候,第i天买入股票的情况

在中,因为股票全程只能买卖一次,所以如果买入股票,那么第i天持有股票即dp[i][0]一定就是 -prices[i]。

而本题,因为一只股票可以买卖多次,所以当第i天买入股票的时候,所持有的现金可能有之前买卖过的利润。

那么第i天持有股票即dp[i][0],如果是第i天买入股票,所得现金就是昨天不持有股票的所得现金 减去 今天的股票价格 即:dp[i - 1][1] - prices[i]。

再来看看如果第i天不持有股票即dp[i][1]的情况, 依然可以由两个状态推出来

  • 第i-1天就不持有股票,那么就保持现状,所得现金就是昨天不持有股票的所得现金 即:dp[i - 1][1]
  • 第i天卖出股票,所得现金就是按照今天股票价格卖出后所得现金即:prices[i] + dp[i - 1][0]

注意这里和就是一样的逻辑,卖出股票收获利润(可能是负值)天经地义!

本题和的代码几乎一样。

这正是因为本题的股票可以买卖多次! 所以买入股票的时候,可能会有之前买卖的利润即:dp[i - 1][1],所以dp[i - 1][1] - prices[i]。

想到到这一点,对这两道题理解的就比较深刻了。

public class Best_Time_to_Buy_and_Sell_StockII {
    public int maxProfit(int[] prices) {
        int n = prices.length;
        int[][] dp = new int[n][2];//dp 是一个二维数组,其中 dp[i][0] 表示第 i 天结束时不持有股票的最大利润,dp[i][1] 表示第 i 天结束时持有股票的最大利润。
        dp[0][0] = 0;//初始化 dp[0][0] 为0(第0天不持有股票),dp[0][1] 为 -prices[0](第0天买入股票)。
        dp[0][1] = -prices[0];
        for (int i = 1; i < n; ++i) {//遍历价格数组,对于每个价格,更新 dp[i][0] 和 dp[i][1]:dp[i][0] 是前一天不持有股票和今天卖出股票的最大利润。dp[i][1] 是前一天持有股票和今天买入股票的最大利润。
            dp[i][0] = Math.max(dp[i - 1][0], dp[i - 1][1] + prices[i]);
            dp[i][1] = Math.max(dp[i - 1][1], dp[i - 1][0] - prices[i]);
        }
        return dp[n - 1][0];//返回最后一天不持有股票的最大利润 dp[n - 1][0]。
    }
   
}
  • 时间复杂度:O(n),其中n是数组prices的长度。只需要遍历一次数组。
  • 空间复杂度:O(n),需要一个大小为n×2的二维数组来存储每一天的动态规划结果。
public class Best_Time_to_Buy_and_Sell_StockII {
    public int maxProfit1(int[] prices) {
        int dp[][] = new int [2][2];//dp 是一个二维数组,使用模2索引来存储最后两天的状态。
        dp[0][0] = - prices[0];
        dp[0][1] = 0;
        for(int i = 1; i < prices.length; i++){//类似于方法1,但是只存储最后两天的状态,以节省空间。
            dp[i % 2][0] = Math.max(dp[(i - 1) % 2][0], dp[(i - 1) % 2][1] - prices[i]);
            dp[i % 2][1] = Math.max(dp[(i - 1) % 2][1], dp[(i - 1) % 2][0] + prices[i]);
        }
        return dp[(prices.length - 1) % 2][1];//返回最后一天持有股票的最大利润 dp[(prices.length - 1) % 2][1]。
    }
   
}
  • 时间复杂度:O(n),其中n是数组prices的长度。需要遍历整个数组。
  • 空间复杂度:O(1),只需要一个固定大小的二维数组dp来存储最后两天的状态。
public class Best_Time_to_Buy_and_Sell_StockII {
  
    public int maxProfit2(int[] prices) {
        int[] dp = new int[2];//dp 是一个一维数组,其中 dp[0] 表示持有股票的最大利润,dp[1] 表示不持有股票的最大利润。
        dp[0] = -prices[0];//初始化 dp[0] 为 -prices[0](第0天买入股票),dp[1] 为0(第0天不持有股票)。
        dp[1] = 0;
        for(int i = 1; i <= prices.length; i++){//遍历价格数组,对于每个价格,更新 dp[0] 和 dp[1]:dp[0] 是前一天持有股票和今天买入股票的最大利润。dp[1] 是前一天不持有股票和今天卖出股票的最大利润。
            dp[0] = Math.max(dp[0], dp[1] - prices[i-1]);
            dp[1] = Math.max(dp[1], dp[0] + prices[i-1]);
        }
        return dp[1];//返回最后一天不持有股票的最大利润 dp[1]。
    }
}
  • 时间复杂度:O(n),其中n是数组prices的长度。需要遍历整个数组。
  • 空间复杂度:O(1),只需要一个大小为2的一维数组dp来存储持有和不持有股票的最大利润。

4.

给定一个数组,它的第 i 个元素是一支给定的股票在第 i 天的价格。

设计一个算法来计算你所能获取的最大利润。你最多可以完成 两笔 交易。

注意:你不能同时参与多笔交易(你必须在再次购买前出售掉之前的股票)。

  • 示例 1:

  • 输入:prices = [3,3,5,0,0,3,1,4]

  • 输出:6 解释:在第 4 天(股票价格 = 0)的时候买入,在第 6 天(股票价格 = 3)的时候卖出,这笔交易所能获得利润 = 3-0 = 3 。随后,在第 7 天(股票价格 = 1)的时候买入,在第 8 天 (股票价格 = 4)的时候卖出,这笔交易所能获得利润 = 4-1 = 3。

  • 示例 2:

  • 输入:prices = [1,2,3,4,5]

  • 输出:4 解释:在第 1 天(股票价格 = 1)的时候买入,在第 5 天 (股票价格 = 5)的时候卖出, 这笔交易所能获得利润 = 5-1 = 4。注意你不能在第 1 天和第 2 天接连购买股票,之后再将它们卖出。因为这样属于同时参与了多笔交易,你必须在再次购买前出售掉之前的股票。

  • 示例 3:

  • 输入:prices = [7,6,4,3,1]

  • 输出:0 解释:在这个情况下, 没有交易完成, 所以最大利润为0。

  • 示例 4:

  • 输入:prices = [1] 输出:0

提示:

  • 1 <= prices.length <= 10^5
  • 0 <= prices[i] <= 10^5

思路

这道题目相对 和 难了不少。

关键在于至多买卖两次,这意味着可以买卖一次,可以买卖两次,也可以不买卖。

接来下我用动态规划五部曲详细分析一下:

  1. 确定dp数组以及下标的含义

一天一共就有五个状态,

  1. 没有操作 (其实我们也可以不设置这个状态)
  2. 第一次持有股票
  3. 第一次不持有股票
  4. 第二次持有股票
  5. 第二次不持有股票

dp[i][j]中 i表示第i天,j为 [0 - 4] 五个状态,dp[i][j]表示第i天状态j所剩最大现金。

需要注意:dp[i][1],表示的是第i天,买入股票的状态,并不是说一定要第i天买入股票,这是很多同学容易陷入的误区

例如 dp[i][1] ,并不是说 第i天一定买入股票,有可能 第 i-1天 就买入了,那么 dp[i][1] 延续买入股票的这个状态。

  1. 确定递推公式

达到dp[i][1]状态,有两个具体操作:

  • 操作一:第i天买入股票了,那么dp[i][1] = dp[i-1][0] - prices[i]
  • 操作二:第i天没有操作,而是沿用前一天买入的状态,即:dp[i][1] = dp[i - 1][1]

那么dp[i][1]究竟选 dp[i-1][0] - prices[i],还是dp[i - 1][1]呢?

一定是选最大的,所以 dp[i][1] = max(dp[i-1][0] - prices[i], dp[i - 1][1]);

同理dp[i][2]也有两个操作:

  • 操作一:第i天卖出股票了,那么dp[i][2] = dp[i - 1][1] + prices[i]
  • 操作二:第i天没有操作,沿用前一天卖出股票的状态,即:dp[i][2] = dp[i - 1][2]

所以dp[i][2] = max(dp[i - 1][1] + prices[i], dp[i - 1][2])

同理可推出剩下状态部分:

dp[i][3] = max(dp[i - 1][3], dp[i - 1][2] - prices[i]);

dp[i][4] = max(dp[i - 1][4], dp[i - 1][3] + prices[i]);

  1. dp数组如何初始化

第0天没有操作,这个最容易想到,就是0,即:dp[0][0] = 0;

第0天做第一次买入的操作,dp[0][1] = -prices[0];

第0天做第一次卖出的操作,这个初始值应该是多少呢?

此时还没有买入,怎么就卖出呢? 其实大家可以理解当天买入,当天卖出,所以dp[0][2] = 0;

第0天第二次买入操作,初始值应该是多少呢?应该不少同学疑惑,第一次还没买入呢,怎么初始化第二次买入呢?

第二次买入依赖于第一次卖出的状态,其实相当于第0天第一次买入了,第一次卖出了,然后再买入一次(第二次买入),那么现在手头上没有现金,只要买入,现金就做相应的减少。

所以第二次买入操作,初始化为:dp[0][3] = -prices[0];

同理第二次卖出初始化dp[0][4] = 0;

  1. 确定遍历顺序

从递归公式其实已经可以看出,一定是从前向后遍历,因为dp[i],依靠dp[i - 1]的数值。

  1. 举例推导dp数组

以输入[1,2,3,4,5]为例

大家可以看到红色框为最后两次卖出的状态。

现在最大的时候一定是卖出的状态,而两次卖出的状态现金最大一定是最后一次卖出。如果想不明白的录友也可以这么理解:如果第一次卖出已经是最大值了,那么我们可以在当天立刻买入再立刻卖出。所以dp[4][4]已经包含了dp[4][2]的情况。也就是说第二次卖出手里所剩的钱一定是最多的。

所以最终最大利润是dp[4][4]

大家会发现dp[2]利用的是当天的dp[1]。 但结果也是对的。

我来简单解释一下:

dp[1] = max(dp[1], dp[0] - prices[i]); 如果dp[1]取dp[1],即保持买入股票的状态,那么 dp[2] = max(dp[2], dp[1] + prices[i]);中dp[1] + prices[i] 就是今天卖出。

如果dp[1]取dp[0] - prices[i],今天买入股票,那么dp[2] = max(dp[2], dp[1] + prices[i]);中的dp[1] + prices[i]相当于是今天再卖出股票,一买一卖收益为0,对所得现金没有影响。相当于今天买入股票又卖出股票,等于没有操作,保持昨天卖出股票的状态了。

这种写法看上去简单,其实思路很绕,不建议大家这么写,这么思考,很容易把自己绕进去!

对于本题,把版本一的写法研究明白,足以!

拓展

其实我们可以不设置,‘0. 没有操作’ 这个状态,因为没有操作,手上的现金自然就是0, 正如我们在 和 也没有设置这一状态是一样的。

public class Best_Time_to_Buy_and_Sell_StockIII {
    public int maxProfit1(int[] prices) {
        int len = prices.length;//dp 是一个二维数组,其中 dp[i][j] 表示第 i 天结束时第 j 次交易的最大利润。j 的取值范围是 1 到 4,分别代表:dp[i][1]:第 i 天结束时第一次买入股票的最大利润。dp[i][2]:第 i 天结束时第一次卖出股票的最大利润。dp[i][3]:第 i 天结束时第二次买入股票的最大利润。dp[i][4]:第 i 天结束时第二次卖出股票的最大利润。
        if (prices.length == 0) return 0;
        int[][] dp = new int[len][5];
        dp[0][1] = -prices[0];//初始化 dp[0][1] 和 dp[0][3] 为 -prices[0],表示第0天买入第一次和第二次股票。
        dp[0][3] = -prices[0];
        for (int i = 1; i < len; i++) {//遍历价格数组,对于每个价格,更新 dp[i][1] 到 dp[i][4]:dp[i][1]:选择不买入或者在今天买入,取最大值。dp[i][2]:选择不卖出或者在今天卖出,取最大值,且必须在今天之前买入过。dp[i][3]:选择不买入第二次或者在今天买入第二次,取最大值,且必须在今天之前卖出过第一次。dp[i][4]:选择不卖出第二次或者在今天卖出第二次,取最大值,且必须在今天之前买入过第二次。
            dp[i][1] = Math.max(dp[i - 1][1], -prices[i]);
            dp[i][2] = Math.max(dp[i - 1][2], dp[i - 1][1] + prices[i]);
            dp[i][3] = Math.max(dp[i - 1][3], dp[i - 1][2] - prices[i]);
            dp[i][4] = Math.max(dp[i - 1][4], dp[i - 1][3] + prices[i]);
        }
        return dp[len - 1][4];//返回最后一天第二次卖出股票的最大利润 dp[len - 1][4]。
    }
   
}
  • 时间复杂度:O(n),其中n是数组prices的长度。只需要遍历一次数组。
  • 空间复杂度:O(n),需要一个大小为n×5的二维数组来存储每一天的动态规划结果。
public class Best_Time_to_Buy_and_Sell_StockIII {
   
    public int maxProfit2(int[] prices) {
        int[] dp = new int[4];//dp 是一个一维数组,其中 dp[j] 表示第 j 次交易的最大利润。j 的取值范围是 0 到 3,分别代表:dp[0]:第一次买入股票的最大利润。dp[1]:第一次卖出股票的最大利润。dp[2]:第二次买入股票的最大利润。dp[3]:第二次卖出股票的最大利润。
        dp[0] = -prices[0];//初始化 dp[0] 和 dp[2] 为 -prices[0],表示第0天买入第一次和第二次股票。
        dp[1] = 0;
        dp[2] = -prices[0];
        dp[3] = 0;
        for(int i = 1; i <= prices.length; i++){//遍历价格数组,对于每个价格,更新 dp[0] 到 dp[3]:dp[0]:选择不买入或者在今天买入,取最大值。dp[1]:选择不卖出或者在今天卖出,取最大值,且必须在今天之前买入过。dp[2]:选择不买入第二次或者在今天买入第二次,取最大值,且必须在今天之前卖出过第一次。dp[3]:选择不卖出第二次或者在今天卖出第二次,取最大值,且必须在今天之前买入过第二次。
            dp[0] = Math.max(dp[0], -prices[i-1]);
            dp[1] = Math.max(dp[1], dp[0]+prices[i-1]);
            dp[2] = Math.max(dp[2], dp[1]-prices[i-1]);
            dp[3] = Math.max(dp[3], dp[2]+ prices[i-1]);
        }
        return dp[3];//返回最后一天第二次卖出股票的最大利润 dp[3]。
    }
}
  • 时间复杂度:O(n),其中n是数组prices的长度。需要遍历整个数组。
  • 空间复杂度:O(1),只需要一个固定大小的一维数组来存储四次交易的状态。

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