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動態規劃——最大連續子序列和

最大連續子序列和問題如下:

 

 

  下面介紹動態規劃的做法,複雜度為 O(n)。

  步驟 1:令狀態 dp[i] 表示以 A[i] 作為末尾的連續序列的最大和(這裡是說 A[i] 必須作為連續序列的末尾)。

  步驟 2:做如下考慮:因為 dp[i] 要求是必須以 A[i] 結尾的連續序列,那麼只有兩種情況:

    1.  這個最大和的連續序列只有一個元素,即以 A[i] 開始,以 A[i] 結尾。
    2.  這個最大和的連續序列有多個元素,即從前面某處 A[p] 開始 (p<i),一直到 A[i] 結尾。

  對第一種情況,最大和就是 A[i] 本身。

  對第二種情況,最大和是 dp[i-1]+A[i]。

  於是得到狀態轉移方程

        dp[i] = max{A[i], dp[i-1]+A[i]}

  這個式子只和 i 與 i 之前的元素有關,且邊界為 dp[0] = A[0],由此從小到大列舉 i,即可得到整個 dp 陣列。接著輸出 dp[0],dp[1],...,dp[n-1] 中的最大子即為最大連續子序列的和。

  程式碼如下:

複製程式碼

 1 /*
 2     最大連續子序列和 
 3 */
 4 
 5 #include <stdio.h>
 6 #include <string.h>
 7 #include <math.h>
 8 #include <stdlib.h>
 9 #include <time.h>
10 #include <stdbool.h>
11 
12 #define maxn 10010
13 int A[maxn], dp[maxn];    // A[i] 存放序列,dp[i] 存放以 A[i] 為結尾的連續序列的最大和 
14 
15 // 求較大值
16 int max(int a, int b) {
17     return a>b ? a : b; 
18 } 
19 
20 int main() {
21     int n, i, k;
22     scanf("%d", &n);
23     for(i=0; i<n; ++i) {        // 輸入序列 
24         scanf("%d", &A[i]);
25     }
26     dp[0] = A[0];                // 邊界
27     for(i=1; i<n; ++i) {
28         // 狀態轉移方程 
29         dp[i] = max(A[i], dp[i-1] + A[i]);
30     } 
31     // 求最大連續子序列和 
32     k = dp[0];
33     for(i=1; i<n; ++i) {
34         if(dp[i] > k) {
35             k = dp[i];
36         }
37     }
38     printf("%d\n", k);        // 輸出 
39 
40     return 0;
41 }

複製程式碼

 

 

  此處順便介紹無後效性的概念。狀態的無後效性是指:當前狀態記錄了歷史資訊,一旦當前狀態確定,就不會再改變,且未來的決策只能在已有的一個或若干個狀態的基礎上進行,歷史資訊只能通過已有的狀態去影響未來的決策。針對本節問題來說,每次計算狀態 dp[i],都只會涉及 dp[i-1],而不直接用到 dp[i-1] 蘊含的歷史訊息。