题目
输入一个整型数组,数组里有正数也有负数。数组中一个或连续多个整数组成一个子数组。求所有子数组的和的最大值。要求时间复杂度为O(n)
例如:输入数组为{1,-2,3,10,-4,7,2,-5 }
,和最大的子数组为{3,10,-4,7,2}
,因此输出为该子数组的和为18
分析
从头到尾累加数组中的每个数字来分析规律
- 初始化和为0
- 第一步加上第一个数字1,此时和为1
- 第二步加上数字-2,和为-1
- 第三步加上数字3,这里注意:之前累加和为-1,小于0,如果用-1加上3,得到和为2,比3本身还小。也就是说,从第一个数字开始的子数组和小于从第三个数字开始的子数组的和。因此,可以不用考虑从第一个数字开始的子数组,之前的累加的和被抛弃
- 现在从第3个数字重新开始累加,此时和为3
- 第四步加10,得到和13
- 第五步加上-4,得到和为9。可以看到结果比之前的和要小,因此把之前得到的和13保存下来,因为它有可能是最大的子数组的和
- 第六步加上数字7,结果为16,此时和比之前最大的和13大,所以更新子数组的最大和
- 第七步加上2,累加得到和为18,同时更新最大子数组和
- 第八步加上最大一个数字-5,由于得到的和13小于之前的18。因此最大的子数组和为18
总结
在每次元素累加和小于0时,从下一个元素重新开始累加。否则直接累加,更新最大值。
算法实现
#include
bool invalidInput = false; // 无效输入
int findGreatestSumOfSubArray(int *pData, int length) {
if ((pData == nullptr) || (length <= 0)) {
invalidInput = true;
return 0;
}
int currentSum = 0; // 当前求和值
int greatestSum = 0x80000000; // 最大求和值
for (int i = 0; i < length; i++) {
if (currentSum <= 0) { // 当前求和结果值小于0
currentSum = pData[i];
} else {
currentSum += pData[i]; // 累加
}
if (currentSum > greatestSum) { // 更新最大值
greatestSum = currentSum;
}
}
return greatestSum;
}
void Test(char* testName, int* pData, int nLength, int expected, bool expectedFlag) {
if(testName != nullptr)
printf("%s begins: \n", testName);
int result = findGreatestSumOfSubArray(pData, nLength);
if(result == expected && expectedFlag == invalidInput)
printf("Passed.\n");
else
printf("Failed.\n");
}
void Test1() {
int data[] = {1, -2, 3, 10, -4, 7, 2, -5};
Test("Test1", data, sizeof(data) / sizeof(int), 18, false);
}
void Test2() {
int data[] = {-2, -8, -1, -5, -9};
Test("Test2", data, sizeof(data) / sizeof(int), -1, false);
}
void Test3() {
int data[] = {2, 8, 1, 5, 9};
Test("Test3", data, sizeof(data) / sizeof(int), 25, false);
}
void Test4() {
Test("Test4", nullptr, 0, 0, true);
}
int main(int argc, char* argv[]) {
Test1();
Test2();
Test3();
Test4();
return 0;
}
暴力求解
如果不要求时间复杂度为O(n),很容易想到的就是双重遍历求和,时间复杂度为O(n2)
先找出从第1个元素开始的最大子数组,而后再从第2个元素开始找出从第2个元素开始的最大子数组,依次类推,比较得出最大的子数组。
nt maxSubArray(int *array, int length) {
int maxSum = 0x80000000;
if ((array == nullptr) || (length <= 0)) {
return 0;
}
for (int i = 0; i < length; i++)
{
int currentSum = 0;
for (int j = i; j < length; j++)
{
currentSum += array[j];
if (currentSum > maxSum)
maxSum = currentSum;
}
}
return maxSum;
}
参考
《剑指offer》