• leetcode 188. 买卖股票的最佳时机 IV


    参见  

    本题采用了第一列初始化后,从左侧向右开始递推的方式,但从上往下递推应该也成立,以后尝试一下

    想写一个普适性的适用于n天交易k次持有j股的状态方程但是有问题;对于交易次数过多的情况数组会超出界限:

    测试数据:100
    [106,373,495,46,359,919,906,440,783,583,784,73,238,701,972,308,165,774,990,675,737,990,713,157,211,880,961,132,980,136,285,239,628,221,948,939,28,541,414,180,171,640,297,873,59,814,832,611,868,633,101,67,396,264,445,548,257,656,624,71,607,67,836,14,373,205,434,203,661,793,45,623,140,67,177,885,155,764,363,269,599,32,228,111,102,565,918,592,604,244,982,533,781,604,115,429,33,894,778,885,145,888,577,275,644,824,277,302,182,94,479,563,52,771,544,794,964,827,744,366,548,761,477,434,999,86,1000,5,99,311,346,609,778,937,372,793,754,191,592,860,748,297,610,386,146,220,7,113,657,438,482,700,158,884,877,964,777,139,809,489,383,92,581,970,899,947,864,443,490,825,674,906,402,270,416,611,949,476,775,899,837,796,227,232,226,11,266,889,215,6,182,430,5,706,994,128,359,841,439,263,491,689,638,485,763,695,135,800,763,54,569,387,112,316,193,675,546,531,954,571,208,282,557,892,469,875,765,592,374,276,892,843,625,180,249,292,477,882,837,112,46,667,187,93,418,790,903,12,978,510,647,446,597,958,678,897,420]

    时间复杂度O(n*k)空间复杂度O(n*k*2) k过大时空间超出,而且貌似这个代码是有问题的,因此先留待修改;

    class Solution {
    public:
        int maxProfit(int K, vector<int>& prices) {
            //使用MP[i][k][j]作为状态数组,i代表第i天,k代表第k次交易,j值为0(未持有股票)和1(持有股票)
            int l=prices.size();
            if(l<=1) return 0;
            int res=0;
            int MP[l][K+1][2];
            //状态数组初始化
            for(int i=0;i<l;i++){
            MP[i][0][1]=0;//0次交易却持有股票
            MP[i][0][0]=0;
            MP[i][1][0]=0;//不持有股票却有1次交易
            MP[i][1][1]=-prices[i];
            }
            for(int k=2;k<=K;k++){
                MP[0][k][0]=0;//第一天有k笔交易不持有股票
                MP[0][k][1]=0;//第一天有k笔交易持有股票
            }
            //状态转移
            for(int i=1;i<l;i++){
                cout<<"i="<<i<<": ";
                for(int k=1;k<=K;k++){
                    MP[i][k][0]=max(MP[i-1][k][0],MP[i-1][k][1]+prices[i]);
                    MP[i][k][1]=max(MP[i-1][k][1],MP[i-1][k-1][0]-prices[i]);
                    cout<<"("<<MP[i][k][0]<<","<<MP[i][k][1]<<"),";
                    if(MP[i][k][0]>res) res=MP[i][k][0];
                }
                cout<<endl;
            }
            return res;
        }
    };

     那么针对leetcode188怎么优化空间复杂度呢,可以尝试去掉k这个维度来建立dp数组,为了明确意义,j维度也可以去掉,转而建立两个n维数组sell,buy来进行尝试

    基于123的2次交易采用k维数组储存状态O(n*k)时间,O(k)空间,结果超时,k量级(10^10)超时,超空间,代码如下:

    class Solution {
    public:
        int maxProfit(int k, vector<int>& prices) {
            int len=prices.size();
            if(len<=1||k<=0) return 0;
            int res=0;
            vector<int> buy(k,INT_MIN);
            vector<int> sell(k,0);
            
            for(int price:prices){
                for(int i=0;i<k;i++){
                    if(i==0)
                        buy[0]=max(buy[0],-price);
                    else
                        buy[i]=max(buy[i],sell[i-1]-price);
                    sell[i]=max(sell[i],buy[i]+price);
                }
            }
            return sell[k-1];
        }
    };

     基于leetcode122和123的结果:由于188交易次数过多时会极大的提升空间复杂度,因此考虑以下情况,当交易次数k>len/2时题目退化为122所以整体时间复杂度上限为1/2*n^2,消除了最坏情况下交易次数过多的case,beat95%,C++代码如下:

    //从第0天之前开始初始化为-∞的buy和为0的sell

    class Solution {
    public:
        int maxProfit(int k, vector<int>& prices) {
            int len=prices.size();
            if(len<=1||k<=0) return 0;
            if(k>=len/2) return maxProfit122(prices);
            int res=0;
            vector<int> buy(k,INT_MIN);
            vector<int> sell(k,0);
    
            for(int price:prices){
                buy[0]=max(buy[0],-price);
                sell[0]=max(sell[0],buy[0]+price);
                for(int i=1;i<k;i++){
                    buy[i]=max(buy[i],sell[i-1]-price);
                    sell[i]=max(sell[i],buy[i]+price);
                }
            }
            return sell[k-1];
        }
        int maxProfit122(vector<int>& prices){
            int len=prices.size();
            int res=0;
            for(int i=1;i<len;i++){
                if(prices[i]>prices[i-1]) res+=prices[i]-prices[i-1];
            }
            return res;
        }
    };

    或者直接根据第一天的价格初始化buy和sell,避免价格过高或过低的异常

    class Solution {
    public:
        int maxProfit(int k, vector<int>& prices) {
            int len=prices.size();
            if(len<=1||k<=0) return 0;
            if(k>=len/2) return maxProfit122(prices);
            int res=0;
            vector<int> buy(k,-prices[0]);
            vector<int> sell(k,0);
            //sell和buy的下标代表第k次交易取值为0,1,2,………,k-1
            for(int i=1;i<len;i++){
                int price=prices[i];
                buy[0]=max(buy[0],-price);//第i天第0次购买的股票是前i天(包括第i天)中价格最低的股票
                sell[0]=max(sell[0],buy[0]+price);//前i天买入并卖出一次(第0次)获得的最大收益
                for(int j=1;j<k;j++){
                    buy[j]=max(buy[j],sell[j-1]-price);//第i天第j次买入是i-1天以前买入j次和i天前卖出j-1次并第j天买入的比较
                    sell[j]=max(sell[j],buy[j]+price);//前i-1天买卖j次,和前i天买入第i天卖出的比较
                }
            }
            return sell[k-1];
        }
        int maxProfit122(vector<int>& prices){
            int len=prices.size();
            int res=0;
            for(int i=1;i<len;i++){
                if(prices[i]>prices[i-1]) res+=prices[i]-prices[i-1];
            }
            return res;
        }
    };
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