动态规划---观察优化枚举(股票系列问题)

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作者
筋斗云
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   121. 买卖股票的最佳时机 - 力扣(LeetCode)

public class Code01_Stock1 {  	public static int maxProfit(int[] prices) { 		int ans = 0; 		for (int i = 1, min = prices[0]; i < prices.length; i++) { 			// min : 0...i范围上的最小值 			min = Math.min(min, prices[i]); 			ans = Math.max(ans, prices[i] - min); 		} 		return ans; 	}  }

 从0 - i上的最大利润:在i天的时候卖,需要0-i上的最小值;不在i上卖,则需要0 - i-1天上的最大利润,比较即可

122. 买卖股票的最佳时机 II - 力扣(LeetCode)

public class Code02_Stock2 {  	public static int maxProfit(int[] prices) { 		int ans = 0; 		for (int i = 1; i < prices.length; i++) { 			ans += Math.max(prices[i] - prices[i - 1], 0); 		} 		return ans; 	}  }

只要两天之间的差值为正数,即有利润,就购买;否则不买

  123. 买卖股票的最佳时机 III - 力扣(LeetCode)

public class Code03_Stock3 {  	// 完全不优化枚举的方法 	// 通过不了,会超时 	public static int maxProfit1(int[] prices) { 		int n = prices.length; 		// dp1[i] : 0...i范围上发生一次交易,不要求在i的时刻卖出,最大利润是多少 		int[] dp1 = new int[n]; 		for (int i = 1, min = prices[0]; i < n; i++) { 			min = Math.min(min, prices[i]); 			dp1[i] = Math.max(dp1[i - 1], prices[i] - min); 		} 		// dp2[i] : 0...i范围上发生两次交易,并且第二次交易在i时刻卖出,最大利润是多少 		int[] dp2 = new int[n]; 		int ans = 0; 		for (int i = 1; i < n; i++) { 			// 第二次交易一定要在i时刻卖出 			for (int j = 0; j <= i; j++) { 				// 枚举第二次交易的买入时机j <= i 				dp2[i] = Math.max(dp2[i], dp1[j] + prices[i] - prices[j]); 			} 			ans = Math.max(ans, dp2[i]); 		} 		return ans; 	}  	// 观察出优化枚举的方法 	// 引入best数组,需要分析能力 	public static int maxProfit2(int[] prices) { 		int n = prices.length; 		// dp1[i] : 0...i范围上发生一次交易,不要求在i的时刻卖出,最大利润是多少 		int[] dp1 = new int[n]; 		for (int i = 1, min = prices[0]; i < n; i++) { 			min = Math.min(min, prices[i]); 			dp1[i] = Math.max(dp1[i - 1], prices[i] - min); 		} 		// best[i] : 0...i范围上,所有的dp1[i]-prices[i],最大值是多少 		// 这是数组的设置完全是为了替代最后for循环的枚举行为 		int[] best = new int[n]; 		best[0] = dp1[0] - prices[0]; 		for (int i = 1; i < n; i++) { 			best[i] = Math.max(best[i - 1], dp1[i] - prices[i]); 		} 		// dp2[i] : 0...i范围上发生两次交易,并且第二次交易在i时刻卖出,最大利润是多少 		int[] dp2 = new int[n]; 		int ans = 0; 		for (int i = 1; i < n; i++) { 			// 不需要枚举了 			// 因为,best[i]已经揭示了,0...i范围上,所有的dp1[i]-prices[i],最大值是多少 			dp2[i] = best[i] + prices[i]; 			ans = Math.max(ans, dp2[i]); 		} 		return ans; 	}  	// 发现所有更新行为都可以放在一起 	// 并不需要写多个并列的for循环 	// 就是等义改写,不需要分析能力 	public static int maxProfit3(int[] prices) { 		int n = prices.length; 		int[] dp1 = new int[n]; 		int[] best = new int[n]; 		best[0] = -prices[0]; 		int[] dp2 = new int[n]; 		int ans = 0; 		for (int i = 1, min = prices[0]; i < n; i++) { 			min = Math.min(min, prices[i]); 			dp1[i] = Math.max(dp1[i - 1], prices[i] - min); 			best[i] = Math.max(best[i - 1], dp1[i] - prices[i]); 			dp2[i] = best[i] + prices[i]; 			ans = Math.max(ans, dp2[i]); 		} 		return ans; 	}  	// 发现只需要有限几个变量滚动更新下去就可以了 	// 空间压缩的版本 	// 就是等义改写,不需要分析能力 	public static int maxProfit4(int[] prices) { 		int dp1 = 0; 		int best = -prices[0]; 		int ans = 0; 		for (int i = 1, min = prices[0]; i < prices.length; i++) { 			min = Math.min(min, prices[i]); 			dp1 = Math.max(dp1, prices[i] - min); 			best = Math.max(best, dp1 - prices[i]); 			ans = Math.max(ans, best + prices[i]); // ans = Math.max(ans, dp2); 		} 		return ans; 	}  }

188. 买卖股票的最佳时机 IV - 力扣(LeetCode)

public class Code04_Stock4 {  	// 就是股票问题2 	public static int free(int[] prices) { 		int ans = 0; 		for (int i = 1; i < prices.length; i++) { 			ans += Math.max(prices[i] - prices[i - 1], 0); 		} 		return ans; 	}  	public static int maxProfit1(int k, int[] prices) { 		int n = prices.length; 		if (k >= n / 2) { 			// 这是一个剪枝 			// 如果k >= n / 2,那么代表所有上坡都可以抓到 			// 所有上坡都可以抓到 == 交易次数无限,所以回到股票问题2 			return free(prices); 		} 		int[][] dp = new int[k + 1][n]; 		for (int i = 1; i <= k; i++) { 			for (int j = 1; j < n; j++) { 				dp[i][j] = dp[i][j - 1]; 				for (int p = 0; p < j; p++) { 					dp[i][j] = Math.max(dp[i][j], dp[i - 1][p] + prices[j] - prices[p]); 				} 			} 		} 		return dp[k][n - 1]; 	}  	public static int maxProfit2(int k, int[] prices) { 		int n = prices.length; 		if (k >= n / 2) { 			// 这是一个剪枝 			// 如果k >= n / 2,那么代表所有上坡都可以抓到 			// 所有上坡都可以抓到 == 交易次数无限,所以回到股票问题2 			return free(prices); 		} 		int[][] dp = new int[k + 1][n]; 		for (int i = 1, best; i <= k; i++) { 			best = dp[i - 1][0] - prices[0]; 			for (int j = 1; j < n; j++) { 				// 用best变量替代了枚举行为 				dp[i][j] = Math.max(dp[i][j - 1], best + prices[j]); 				best = Math.max(best, dp[i - 1][j] - prices[j]); 			} 		} 		return dp[k][n - 1]; 	}  	// 对方法2进行空间压缩的版本 	public static int maxProfit3(int k, int[] prices) { 		int n = prices.length; 		if (k >= n / 2) { 			// 这是一个剪枝 			// 如果k >= n / 2,那么代表所有上坡都可以抓到 			// 所有上坡都可以抓到 == 交易次数无限,所以回到股票问题2 			return free(prices); 		} 		int[] dp = new int[n]; 		for (int i = 1, best, tmp; i <= k; i++) { 			best = dp[0] - prices[0]; 			for (int j = 1; j < n; j++) { 				tmp = dp[j]; 				dp[j] = Math.max(dp[j - 1], best + prices[j]); 				best = Math.max(best, tmp - prices[j]); 			} 		} 		return dp[n - 1]; 	}  }

 dp[i][j]表示从0-j天最多买卖i次所能获得的最大收益

 

714. 买卖股票的最佳时机含手续费 - 力扣(LeetCode)

public class Code05_Stack5 {  	public static int maxProfit(int[] prices, int fee) { 		// prepare : 交易次数无限制情况下,获得收益的同时扣掉了一次购买和手续费之后,最好的情况 		int prepare = -prices[0] - fee; 		// done : 交易次数无限制情况下,能获得的最大收益 		int done = 0; 		for (int i = 1; i < prices.length; i++) { 			done = Math.max(done, prepare + prices[i]); 			prepare = Math.max(prepare, done - prices[i] - fee); 		} 		return done; 	}  }

手续费无非是在卖出的时候多出一笔钱,所以和无限次购买股票是一样的

 309. 买卖股票的最佳时机含冷冻期 - 力扣(LeetCode)

 

public class Code06_Stack6 {  	public static int maxProfit1(int[] prices) { 		int n = prices.length; 		if (n < 2) { 			return 0; 		} 		// prepare[i] : 0...i范围上,可以做无限次交易,获得收益的同时一定要扣掉一次购买,所有情况中的最好情况 		int[] prepare = new int[n]; 		// done[i] : 0...i范围上,可以做无限次交易,能获得的最大收益 		int[] done = new int[n]; 		prepare[1] = Math.max(-prices[0], -prices[1]); 		done[1] = Math.max(0, prices[1] - prices[0]); 		for (int i = 2; i < n; i++) { 			done[i] = Math.max(done[i - 1], prepare[i - 1] + prices[i]); 			prepare[i] = Math.max(prepare[i - 1], done[i - 2] - prices[i]); 		} 		return done[n - 1]; 	}  	// 只是把方法1做了变量滚动更新(空间压缩) 	// 并没有新的东西 	public static int maxProfit2(int[] prices) { 		int n = prices.length; 		if (n < 2) { 			return 0; 		} 		// prepare : prepare[i-1] 		int prepare = Math.max(-prices[0], -prices[1]); 		// done2 : done[i-2] 		int done2 = 0; 		// done1 : done[i-1] 		int done1 = Math.max(0, prices[1] - prices[0]); 		for (int i = 2, curDone; i < n; i++) { 			// curDone : done[i] 			curDone = Math.max(done1, prepare + prices[i]); 			// prepare : prepare[i-1] -> prepare[i] 			prepare = Math.max(prepare, done2 - prices[i]); 			done2 = done1; 			done1 = curDone; 		} 		return done1; 	}  }

 

  903. DI 序列的有效排列 - 力扣(LeetCode)

public class Solution {  	public static int numPermsDISequence1(String s) { 		return f(s.toCharArray(), 0, s.length() + 1, s.length() + 1); 	}  	// 猜法很妙! 	// 一共有n个数字,位置范围0~n-1 	// 当前来到i位置,i-1位置的数字已经确定,i位置的数字还没确定 	// i-1位置和i位置的关系,是s[i-1] : D、I 	// 0~i-1范围上是已经使用过的数字,i个 	// 还没有使用过的数字中,比i-1位置的数字小的,有less个 	// 还没有使用过的数字中,比i-1位置的数字大的,有n - i - less个 	// 返回后续还有多少种有效的排列 	public static int f(char[] s, int i, int less, int n) { 		int ans = 0; 		if (i == n) { 			ans = 1; 		} else if (i == 0 || s[i - 1] == 'D') { 			for (int nextLess = 0; nextLess < less; nextLess++) { 				ans += f(s, i + 1, nextLess, n); 			} 		} else { 			for (int nextLess = less, k = 1; k <= n - i - less; k++, nextLess++) { 				ans += f(s, i + 1, nextLess, n); 			} 		} 		return ans; 	}  	public static int numPermsDISequence2(String str) { 		int mod = 1000000007; 		char[] s = str.toCharArray(); 		int n = s.length + 1; 		int[][] dp = new int[n + 1][n + 1]; 		for (int less = 0; less <= n; less++) { 			dp[n][less] = 1; 		} 		for (int i = n - 1; i >= 0; i--) { 			for (int less = 0; less <= n; less++) { 				if (i == 0 || s[i - 1] == 'D') { 					for (int nextLess = 0; nextLess < less; nextLess++) { 						dp[i][less] = (dp[i][less] + dp[i + 1][nextLess]) % mod; 					} 				} else { 					for (int nextLess = less, k = 1; k <= n - i - less; k++, nextLess++) { 						dp[i][less] = (dp[i][less] + dp[i + 1][nextLess]) % mod; 					} 				} 			} 		} 		return dp[0][n]; 	}  	// 通过观察方法2,得到优化枚举的方法 	public static int numPermsDISequence(String str) { 		int mod = 1000000007; 		char[] s = str.toCharArray(); 		int n = s.length + 1; 		int[][] dp = new int[n + 1][n + 1]; 		for (int less = 0; less <= n; less++) { 			dp[n][less] = 1; 		} 		for (int i = n - 1; i >= 0; i--) { 			if (i == 0 || s[i - 1] == 'D') { 				dp[i][1] = dp[i + 1][0]; 				for (int less = 2; less <= n; less++) { 					dp[i][less] = (dp[i][less - 1] + dp[i + 1][less - 1]) % mod; 				} 			} else { 				dp[i][n - i - 1] = dp[i + 1][n - i - 1]; 				for (int less = n - i - 2; less >= 0; less--) { 					dp[i][less] = (dp[i][less + 1] + dp[i + 1][less]) % mod; 				} 			} 		} 		return dp[0][n]; 	}  }

1235. 规划兼职工作 - 力扣(LeetCode)


 

public class Code01_MaximumProfitInJobScheduling {  	public static int MAXN = 50001;  	public static int[][] jobs = new int[MAXN][3];  	public static int[] dp = new int[MAXN];  	public static int jobScheduling(int[] startTime, int[] endTime, int[] profit) { 		int n = startTime.length; 		for (int i = 0; i < n; i++) { 			jobs[i][0] = startTime[i]; 			jobs[i][1] = endTime[i]; 			jobs[i][2] = profit[i]; 		} 		// 工作按照结束时间从小到大排序 		Arrays.sort(jobs, 0, n, (a, b) -> a[1] - b[1]); 		dp[0] = jobs[0][2]; 		for (int i = 1, start; i < n; i++) { 			start = jobs[i][0]; 			dp[i] = jobs[i][2]; 			if (jobs[0][1] <= start) { 				dp[i] += dp[find(i - 1, start)]; 			} 			dp[i] = Math.max(dp[i], dp[i - 1]); 		} 		return dp[n - 1]; 	}  	// job[0...i]范围上,找到结束时间 <= start,最右的下标 	public static int find(int i, int start) { 		int ans = 0; 		int l = 0; 		int r = i; 		int m; 		while (l <= r) { 			m = (l + r) / 2; 			if (jobs[m][1] <= start) { 				ans = m; 				l = m + 1; 			} else { 				r = m - 1; 			} 		} 		return ans; 	}  }

按照结束时间从小到大排序,才不会错过最大的利益

629. K 个逆序对数组 - 力扣(LeetCode)

public class Solution {  	// 最普通的动态规划 	// 不优化枚举 	public static int kInversePairs1(int n, int k) { 		int mod = 1000000007; 		// dp[i][j] : 1、2、3...i这些数字,形成的排列一定要有j个逆序对,请问这样的排列有几种 		int[][] dp = new int[n + 1][k + 1]; 		dp[0][0] = 1; 		for (int i = 1; i <= n; i++) { 			dp[i][0] = 1; 			for (int j = 1; j <= k; j++) { 				if (i > j) { 					for (int p = 0; p <= j; p++) { 						dp[i][j] = (dp[i][j] + dp[i - 1][p]) % mod; 					} 				} else { 					// i <= j 					for (int p = j - i + 1; p <= j; p++) { 						dp[i][j] = (dp[i][j] + dp[i - 1][p]) % mod; 					} 				} 			} 		} 		return dp[n][k]; 	}     public static int kInversePairs(int n, int k) { 		int mod = 1000000007; 		int[][] dp = new int[n + 1][k + 1]; 		dp[0][0] = 1; 		// window : 窗口的累加和 		for (int i = 1, window; i <= n; i++) { 			dp[i][0] = 1; 			window = 1; 			for (int j = 1; j <= k; j++) { 				if (i > j) { 					window = (window + dp[i - 1][j]) % mod; 				} else { 					// i <= j 					window = ((window + dp[i - 1][j]) % mod - dp[i - 1][j - i] + mod) % mod; 				} 				dp[i][j] = window; 			} 		} 		return dp[n][k]; 	}  }  

 

514. 自由之路 - 力扣(LeetCode)

public class Solution {  	// 为了让所有语言的同学都可以理解 	// 不会使用任何java语言自带的数据结构 	// 只使用最简单的数组结构 	public static int MAXN = 101;  	public static int MAXC = 26;  	public static int[] ring = new int[MAXN];  	public static int[] key = new int[MAXN];  	public static int[] size = new int[MAXC];  	public static int[][] where = new int[MAXC][MAXN];  	public static int[][] dp = new int[MAXN][MAXN];  	public static int n, m;  	public static void build(String r, String k) { 		for (int i = 0; i < MAXC; i++) { 			size[i] = 0; 		} 		n = r.length(); 		m = k.length(); 		for (int i = 0, v; i < n; i++) { 			v = r.charAt(i) - 'a'; 			where[v][size[v]++] = i; 			ring[i] = v; 		} 		for (int i = 0; i < m; i++) { 			key[i] = k.charAt(i) - 'a'; 		} 		for (int i = 0; i < n; i++) { 			for (int j = 0; j < m; j++) { 				dp[i][j] = -1; 			} 		} 	}  	public static int findRotateSteps(String r, String k) { 		build(r, k); 		return f(0, 0); 	}  	// 指针当前指着轮盘i位置的字符,要搞定key[j....]所有字符,最小代价返回 	public static int f(int i, int j) { 		if (j == m) { 			// key长度是m 			// 都搞定 			return 0; 		} 		if (dp[i][j] != -1) { 			return dp[i][j]; 		} 		int ans; 		if (ring[i] == key[j]) { 			// ring b 			//      i 			// key  b 			//      j 			ans = 1 + f(i, j + 1); 		} else { 			// 轮盘处在i位置,ring[i] != key[j] 			// jump1 : 顺时针找到最近的key[j]字符在轮盘的什么位置 			// distance1 : 从i顺时针走向jump1有多远 			int jump1 = clock(i, key[j]); 			int distance1 = (jump1 > i ? (jump1 - i) : (n - i + jump1)); 			// jump2 : 逆时针找到最近的key[j]字符在轮盘的什么位置 			// distance2 : 从i逆时针走向jump2有多远 			int jump2 = counterClock(i, key[j]); 			int distance2 = (i > jump2 ? (i - jump2) : (i + n - jump2)); 			ans = Math.min(distance1 + f(jump1, j), distance2 + f(jump2, j)); 		} 		dp[i][j] = ans; 		return ans; 	}  	// 从i开始,顺时针找到最近的v在轮盘的什么位置 	public static int clock(int i, int v) { 		int l = 0; 		// size[v] : 属于v这个字符的下标有几个 		int r = size[v] - 1, m; 		// sorted[0...size[v]-1]收集了所有的下标,并且有序 		int[] sorted = where[v]; 		int find = -1; 		// 有序数组中,找>i尽量靠左的下标 		while (l <= r) { 			m = (l + r) / 2; 			if (sorted[m] > i) { 				find = m; 				r = m - 1; 			} else { 				l = m + 1; 			} 		} 		// 找到了就返回 		// 没找到,那i顺指针一定先走到最小的下标 		return find != -1 ? sorted[find] : sorted[0]; 	}  	public static int counterClock(int i, int v) { 		int l = 0; 		int r = size[v] - 1, m; 		int[] sorted = where[v]; 		int find = -1; 		// 有序数组中,找<i尽量靠右的下标 		while (l <= r) { 			m = (l + r) / 2; 			if (sorted[m] < i) { 				find = m; 				l = m + 1; 			} else { 				r = m - 1; 			} 		} 		// 找到了就返回 		// 没找到,那i逆指针一定先走到最大的下标 		return find != -1 ? sorted[find] : sorted[size[v] - 1]; 	}  }

 未排序数组中累加和小于或等于给定值的最长子数组长度_牛客题霸_牛客网 (nowcoder.com)

import java.io.BufferedReader; import java.io.IOException; import java.io.InputStreamReader; import java.io.OutputStreamWriter; import java.io.PrintWriter; import java.io.StreamTokenizer;  // 至今的最优解,全网题解几乎都是我几年前讲的方法 public class Main {      public static int MAXN = 100001;      public static int[] nums = new int[MAXN];      public static int[] minSums = new int[MAXN];      public static int[] minSumEnds = new int[MAXN];      public static int n, k;      public static void main(String[] args) throws IOException {         BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));         StreamTokenizer in = new StreamTokenizer(br);         PrintWriter out = new PrintWriter(new OutputStreamWriter(System.out));         while (in.nextToken() != StreamTokenizer.TT_EOF) {             n = (int) in.nval;             in.nextToken();             k = (int) in.nval;             for (int i = 0; i < n; i++) {                 in.nextToken();                 nums[i] = (int) in.nval;             }             out.println(compute1());         }         out.flush();         out.close();         br.close();     }      public static int compute1() {         int[] sums = new int[n + 1];         for (int i = 0, sum = 0; i < n; i++) {             // sum : 0...i范围上,这前i+1个数字的累加和             sum += nums[i];             // sums[i + 1] : 前i+1个,包括一个数字也没有的时候,所有前缀和中的最大值             sums[i + 1] = Math.max(sum, sums[i]);         }         int ans = 0;         for (int i = 0, sum = 0, pre, len; i < n; i++) {             sum += nums[i];             pre = find(sums, sum - k);             len = pre == -1 ? 0 : i - pre + 1;             ans = Math.max(ans, len);         }         return ans;     }      public static int find(int[] sums, int num) {         int l = 0;         int r = n;         int m = 0;         int ans = -1;         while (l <= r) {             m = (l + r) / 2;             if (sums[m] >= num) {                 ans = m;                 r = m - 1;             } else {                 l = m + 1;             }         }         return ans;     }      public static int compute2() {         minSums[n - 1] = nums[n - 1];         minSumEnds[n - 1] = n - 1;         for (int i = n - 2; i >= 0; i--) {             if (minSums[i + 1] < 0) {                 minSums[i] = nums[i] + minSums[i + 1];                 minSumEnds[i] = minSumEnds[i + 1];             } else {                 minSums[i] = nums[i];                 minSumEnds[i] = i;             }         }         int ans = 0;         for (int i = 0, sum = 0, end = 0; i < n; i++) {             while (end < n && sum + minSums[end] <= k) {                 sum += minSums[end];                 end = minSumEnds[end] + 1;             }             if (end > i) {                 // 如果end > i,                 // 窗口范围:i...end-1,那么窗口有效                 ans = Math.max(ans, end - i);                 sum -= nums[i];             } else {                 // 如果end == i,那么说明窗口根本没扩出来,代表窗口无效                 // end来到i+1位置,然后i++了                 // 继续以新的i位置做开头去扩窗口                 end = i + 1;             }         }         return ans;     }  }

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