LeetCode 53 最大子数组和:原来动态规划可以这么简单
LeetCode 53 最大子数组和:原来动态规划可以这么简单
最近刷到 LeetCode 53《最大子数组和》,一开始看到“动态规划”几个字还有点发怵,总觉得要背公式、画状态表。
结果真正理解之后发现,这道题其实非常符合人的直觉。
核心思想只有一句话:
当前数字要不要和前面那段连续子数组接在一起?
理解了这句话,代码几乎就自己出来了。
题目描述
给定一个整数数组nums,找出一个具有最大和的连续子数组,并返回其最大和。
示例:
nums=[-2,1,-3,4,-1,2,1,-5,4]输出:
6因为连续子数组:
[4,-1,2,1]的和最大:
4+(-1)+2+1=6先别想动态规划
先站在一个普通人的角度思考。
假设你已经走到了某个数字面前。
比如来到数字:
4这时候你有两个选择:
方案一:接上前面的连续子数组
例如前面已经累计出了:
3那么现在可以变成:
3+4=7方案二:不要前面的了
直接从当前数字重新开始:
4那应该怎么选?
答案非常简单:
哪个大就选哪个。
如果前面的累计和是正数,就带上。
如果前面的累计和已经是负数,就直接扔掉。
因为负数只会拖后腿。
用示例一步一步走
题目:
[-2,1,-3,4,-1,2,1,-5,4]我们准备两个变量:
当前和 历史最大和第1个数字:-2
当前和:
-2历史最大:
-2第2个数字:1
现在问自己:
带上前面的好,还是重新开始?
-2+1=-11显然:
1>-1所以直接不要前面的。
当前和:
1历史最大:
1第3个数字:-3
继续思考:
1+(-3)=-2-3选大的:
-2当前和:
-2历史最大:
1第4个数字:4
继续判断:
-2+4=24显然:
4>2直接重新开始。
当前和:
4历史最大:
4第5个数字:-1
判断:
4+(-1)=3-1选:
3当前和:
3历史最大:
4第6个数字:2
判断:
3+2=52选:
5历史最大更新:
5第7个数字:1
判断:
5+1=61选:
6历史最大更新:
6第8个数字:-5
判断:
6+(-5)=1-5选:
1历史最大仍然:
6第9个数字:4
判断:
1+4=54选:
5历史最大依旧:
6最终答案:
6对应连续子数组:
[4,-1,2,1]代码为什么这样写?
完整代码:
fromtypingimportListclassSolution:defmaxSubArray(self,nums:List[int])->int:pre=0max_sum=float('-inf')fornuminnums:pre=max(pre+num,num)max_sum=max(max_sum,pre)returnmax_sumpre 表示什么?
pre表示:
以当前数字结尾时,最大的连续子数组和。
比如来到数字4:
pre=6说明:
某个连续子数组...4结尾是当前数字,并且和最大。
为什么是
pre=max(pre+num,num)因为只有两种选择:
接上前面
pre+num从当前数字重新开始
num选大的那个:
pre=max(pre+num,num)这就是整道题的核心。
max_sum 干什么?
max_sum负责记录历史最好成绩。
因为:
pre只代表当前数字结尾的情况。
而答案可能出现在任何位置。
所以需要一个变量全程记录:
max_sum=max(max_sum,pre)全负数为什么也能正确处理?
例如:
[-3,-1,-2]过程:
当前=-3最大=-3当前=-1最大=-1当前=-2最大=-1最终返回:
-1正确答案正是:
[-1]这道题为什么属于动态规划?
动态规划的本质其实就一句话:
当前结果依赖前一步结果。
这里:
当前的pre依赖:
上一轮的pre因为:
pre=max(pre+num,num)里面直接用了上一轮计算出来的结果。
所以它符合动态规划的思想。
为什么很多人说它还有贪心思想?
因为每一步都在做局部最优选择:
带前面的 还是重新开始直接选更大的那个。
这种“当前先选最优”的思路,又带有明显的贪心特点。
所以很多面试官会说:
Kadane 算法本质是动态规划,但理解起来更像贪心。
Kadane 算法到底记什么?
其实不用死记公式。
记住下面这句话就够了:
前面的连续和如果是正数,就带上;如果已经变成负数,就直接扔掉,从当前数字重新开始。
代码里对应的就是:
pre=max(pre+num,num)总结
这道题最容易让人误以为很复杂,但实际上思路非常朴素。
整个过程只做两件事:
- 判断当前数字是接在前面后面,还是重新开始;
- 顺便记录全程出现过的最大和。
最终只需要遍历一次数组。
时间复杂度:
O(n)空间复杂度:
O(1)这就是经典的 Kadane 算法,也是很多动态规划题目的入门模板。
如果一句话概括:
每走到一个数字面前,都问自己:带上前面更赚,还是从这里重新开始更赚。