• 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;
    }

     

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