leetCode 309.买卖股票的最佳时机含冷冻期 动态规划 + 滚动数组
309. 买卖股票的最佳时机含冷冻期 - 力扣（LeetCode）
给定一个整数数组prices，其中第 prices[i] 表示第 i 天的股票价格 。设计一个算法计算出最大利润。在满足以下约束条件下，你可以尽可能地完成更多的交易（多次买卖一支股票）:
- 卖出股票后，你无法在第二天买入股票 (即冷冻期为 1 天)。
注意：你不能同时参与多笔交易（你必须在再次购买前出售掉之前的股票）。
示例 1:
输入: prices = [1,2,3,0,2] 输出: 3 解释: 对应的交易状态为: [买入, 卖出, 冷冻期, 买入, 卖出]
示例 2:
输入: prices = [1] 输出: 0
>>思路和分析
相对于动态规划：leetCode 122.买卖股票的最佳时机 II ，本题加上了一个冷冻期
在leetCode 122.买卖股票的最佳时机 II中有两个状态，持有股票后的最多现金，和不持有股票的最多现金
>>动规五部曲
1.确定dp数组以及下标的含义
dp[i][j]，第 i 天状态为 j ，所剩的最多现金为 dp[i][j]
>>四个状态分析：
- 状态一：持有股票状态（今天买入股票，或者是之前就买入了股票，之后一直没有操作，一直持有）
- 不持有股票状态，可以分为两种卖出股票状态
- 状态二：保持卖出股票的状态（两天前就卖出了股票，度过一天冷冻期。或者 前一天就是卖出过股票状态，一直没有操作）
- 状态三：今天卖出股票
- 状态四：今天为冷冻期状态，但冷冻期状态不可持续，只有一天！
问题(O_O)?思考:“今天卖出股票”，在本题中为什么要单独列出这个状态呢？
是因为本题中有冷冻期，而冷冻期的前一天，只能是“今天卖出股票”状态，如果是“不持有股票状态”就会很模糊，这是因为它不一定是卖出股票的操作。
2.确定递推公式
① 状态一（持有股票状态）: dp[i][0]，有两个具体操作：
- 操作一：前一天就是持有股票状态（状态一），dp[i][0] = dp[i-1][0];
- 操作二：今天买入了，有两种情况
- 前一天是保持卖出股票的状态（状态二）,dp[i-1][1]-prices[i];
- 前一天是冷冻期（状态四），dp[i-1][3] - prices[i];
那么dp[i][0] = max(dp[i-1][0],dp[i-1][1]-prices[i],dp[i-1][3]-prices[i]);
② 状态二（保持卖出股票的状态）：dp[i][1]，有两个具体操作：
- 操作一：前一天就是保持卖出股票的状态（状态二），dp[i][1] = dp[i-1][1];
- 操作二：前一天就是冷冻期（状态四），dp[i][1] = dp[i-1][3];
那么dp[i][1] = max(dp[i-1][1],dp[i-1][3]);
③ 状态三（今天卖出股票）：dp[i][2]，只有一个操作：
- 昨天一定是持有股票状态（状态一），那么今天才可以卖出
那么dp[i][2] = dp[i-1][0] + prices[i];
④ 状态四（冷冻期状态）：dp[i][3]，只有一个操作：
- 昨天一定是卖出了股票（状态三），那么今天我就进入了冷冻期状态
那么dp[i][3] = dp[i-1][2];
综上分析，递推代码如下：
dp[i][0] = max(dp[i - 1][0], max(dp[i - 1][3], dp[i - 1][1]) - prices[i]);
dp[i][1] = max(dp[i - 1][1], dp[i - 1][3]);
dp[i][2] = dp[i - 1][0] + prices[i];
dp[i][3] = dp[i - 1][2];3.dp数组初始化
第 0 天的初始化：
① 状态一（持有股票状态）：dp[0][0] = -prices[0]，表示一定是当天买入股票
② 状态二（保持卖出股票状态）：很难从其定义来明确应初始为多少，那么此种情况我们就看递推公式需要给它初始成什么数值。例如：i = 1，在第 i 天买入股票，那么递归公式中需要计算
- dp[i-1][1] - prices[i],即dp[0][1]-prices[1]
那么dp[0][1]只能初始为0，若初始为其他数值，则第1天买入股票后手里所剩的现金就不对了
③ 状态三（今天卖出股票），同上分析，dp[0][2]也初始化为0
④ 状态四（冷冻期状态），同上分析，dp[0][3]也初始化为0
vector> dp(n, vector(4, 0));
dp[0][0] -= prices[0]; // 持股票 4.确定遍历顺序
从递归公式上可以看出，dp[i] 依赖于 dp[i-1]，所以是 从前向后 遍历
5.举例推导dp数组
class Solution {
public:
int maxProfit(vector& prices) {
int n = prices.size();
if (n == 0) return 0;
vector> dp(n, vector(4, 0));
dp[0][0] -= prices[0]; // 持股票
for (int i = 1; i < n; i++) {
dp[i][0] = max(dp[i - 1][0], max(dp[i - 1][3] - prices[i], dp[i - 1][1] - prices[i]));
dp[i][1] = max(dp[i - 1][1], dp[i - 1][3]);
dp[i][2] = dp[i - 1][0] + prices[i];
dp[i][3] = dp[i - 1][2];
}
return max(dp[n - 1][3], max(dp[n - 1][1], dp[n - 1][2]));
}
}; - 时间复杂度：O(n)
- 空间复杂度：O(n)
其实，空间复杂度可以优化，定义一个dp[2][4]大小的数组就可以了，就保存前一天的当前的状态
>>优化空间复杂度
class Solution {
public:
// 动态规划 滚动数组来节省空间
int maxProfit(vector& prices) {
int len = prices.size();
vector> dp(2,vector(4,0));
dp[0][0] = -prices[0];
for(int i=1;i - 时间复杂度：O(n)
- 空间复杂度：O(1)
参考和推荐文章、视频
代码随想录 (programmercarl.com)
动态规划来决定最佳时机，这次有冷冻期！| LeetCode：309.买卖股票的最佳时机含冷冻期_哔哩哔哩_bilibili
来自代码随想录的课堂截图：
