Best Time to Buy and Sell Stock III 最佳时间买入卖出股票(最多两次买卖)@LeetCode

题目:

最佳时间买入卖出股票:你有一个数组保存了股票在第i天的价钱,现在你最多进行两次买卖,但同一时间你手上只能保持一个股票,如何赚的最多

思路:

知道要用DP做,但是一开始思路是错的。后来参考了 http://blog.csdn.net/pickless/article/details/12034365

才意识到可以在整个区间的每一点切开,然后分别计算左子区间和右子区间的最大值,然后再用O(n)时间找到整个区间的最大值。

看来以后碰到与2相关的问题,一定要想想能不能用二分法来做!


下面复制pickless的讲解,我觉得我不能比他讲的更好了

O(n^2)的算法很容易想到:

找寻一个点j,将原来的price[0..n-1]分割为price[0..j]和price[j..n-1],分别求两段的最大profit。

进行优化:

对于点j+1,求price[0..j+1]的最大profit时,很多工作是重复的,在求price[0..j]的最大profit中已经做过了。

类似于Best Time to Buy and Sell Stock,可以在O(1)的时间从price[0..j]推出price[0..j+1]的最大profit。

但是如何从price[j..n-1]推出price[j+1..n-1]?反过来思考,我们可以用O(1)的时间由price[j+1..n-1]推出price[j..n-1]。

最终算法:

数组l[i]记录了price[0..i]的最大profit,

数组r[i]记录了price[i..n]的最大profit。

已知l[i],求l[i+1]是简单的,同样已知r[i],求r[i-1]也很容易。

最后,我们再用O(n)的时间找出最大的l[i]+r[i],即为题目所求。




package Level4;

import java.util.Arrays;

/**
 * Best Time to Buy and Sell Stock III
 * 
 *  Say you have an array for which the ith element is the price of a given stock on day i.

Design an algorithm to find the maximum profit. You may complete at most two transactions.

Note:
You may not engage in multiple transactions at the same time (ie, you must sell the stock before you buy again).

http://blog.csdn.net/pickless/article/details/12034365
 *
 */
public class S123 {

	public static void main(String[] args) {
//		int[] prices = {3,3,5,0,0,3,1,4};
		int[] prices = {2,1,2,0,1};
		System.out.println(maxProfit(prices));
	}
	
	// 基本思想是分成两个时间段,然后对于某一天,计算之前的最大值和之后的最大值
	public static int maxProfit(int[] prices) {
		if(prices.length == 0){
			return 0;
		}
		
		int max = 0;
		// dp数组保存左边和右边的利润最大值
		int[] left = new int[prices.length];		// 计算[0,i]区间的最大值
		int[] right = new int[prices.length];	// 计算[i,len-1]区间的最大值
		
		process(prices, left, right);
		
		// O(n)找到最大值
		for(int i=0; i=0; i--){
            right[i] = Math.max(right[i+1], max-prices[i]);	// i的最大利润为(i+1的利润)和(最高卖出价和当前买入价之差)的较大那个
            max = Math.max(max, prices[i]);		// 更新最高卖出价
		}
		
//		System.out.println(Arrays.toString(left));
//		System.out.println(Arrays.toString(right));
	}

}


下面的解法主要是能把两次的限制推广到k次交易:

这道题是Best Time to Buy and Sell Stock的扩展,现在我们最多可以进行两次交易。我们仍然使用动态规划来完成,事实上可以解决非常通用的情况,也就是最多进行k次交易的情况。
这里我们先解释最多可以进行k次交易的算法,然后最多进行两次我们只需要把k取成2即可。我们还是使用“局部最优和全局最优解法”。我们维护两种量,一个是当前到达第i天可以最多进行j次交易,最好的利润是多少(global[i][j]),另一个是当前到达第i天,最多可进行j次交易,并且最后一次交易在当天卖出的最好的利润是多少(local[i][j])。下面我们来看递推式,全局的比较简单,

global[i][j]=max(local[i][j],global[i-1][j]),

也就是去当前局部最好的,和过往全局最好的中大的那个(因为最后一次交易如果包含当前天一定在局部最好的里面,否则一定在过往全局最优的里面)。

全局(到达第i天进行j次交易的最大收益) = max{局部(在第i天交易后,恰好满足j次交易),全局(到达第i-1天时已经满足j次交易)}


对于局部变量的维护,递推式是

local[i][j]=max(global[i-1][j-1]+max(diff,0),local[i-1][j]+diff),

也就是看两个量,第一个是全局到i-1天进行j-1次交易,然后加上今天的交易,如果今天是赚钱的话(也就是前面只要j-1次交易,最后一次交易取当前天),第二个量则是取local第i-1天j次交易,然后加上今天的差值(这里因为local[i-1][j]比如包含第i-1天卖出的交易,所以现在变成第i天卖出,并不会增加交易次数,而且这里无论diff是不是大于0都一定要加上,因为否则就不满足local[i][j]必须在最后一天卖出的条件了)。

局部(在第i天交易后,总共交易了j次) =  max{情况2,情况1}

情况1:在第i-1天时,恰好已经交易了j次(local[i-1][j]),那么如果i-1天到i天再交易一次:即在第i-1天买入,第i天卖出(diff),则这不并不会增加交易次数!【例如我在第一天买入,第二天卖出;然后第二天又买入,第三天再卖出的行为  和   第一天买入,第三天卖出  的效果是一样的,其实只进行了一次交易!因为有连续性

情况2:第i-1天后,共交易了j-1次(global[i-1][j-1]),因此为了满足“第i天过后共进行了j次交易,且第i天必须进行交易”的条件:我们可以选择1:在第i-1天买入,然后再第i天卖出(diff),或者选择在第i天买入,然后同样在第i天卖出(收益为0)。



上面的算法中对于天数需要一次扫描,而每次要对交易次数进行递推式求解,所以时间复杂度是O(n*k),如果是最多进行两次交易,那么复杂度还是O(n)。空间上只需要维护当天数据皆可以,所以是O(k),当k=2,则是O(1)。

http://blog.csdn.net/linhuanmars/article/details/23236995

public class Solution {
    public int maxProfit(int[] prices) {
        return max(prices, 2);
    }
    
    public int max(int[] prices, int k) {       // k: k times transactions
        int len = prices.length;
        if(len == 0) {
            return 0;
        }
        int[][] local = new int[len][k+1];      // local[i][j]: max profit till i day, j transactions, where there is transaction happening on i day
        int[][] global = new int[len][k+1];     // global[i][j]: max profit across i days, j transactions
        for(int i=1; i








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