数据结构002:买卖股票的最佳时机

2022-12-06 15:41:50 浏览数 (1)

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题目

给定一个数组 prices ,它的第 i 个元素 prices[i] 表示一支给定股票第 i 天的价格。 你只能选择 某一天 买入这只股票,并选择在 未来的某一个不同的日子 卖出该股票。设计一个算法来计算你所能获取的最大利润。 返回你可以从这笔交易中获取的最大利润。如果你不能获取任何利润,返回 0示例 1: 输入:7,1,5,3,6,4 输出:5 解释:在第 2 天(股票价格 = 1)的时候买入,在第 5 天(股票价格 = 6)的时候卖出,最大利润 = 6-1 = 5 。 注意利润不能是 7-1 = 6, 因为卖出价格需要大于买入价格;同时,你不能在买入前卖出股票。 示例 2: 输入:prices = 7,6,4,3,1 输出:0 解释:在这种情况下, 没有交易完成, 所以最大利润为 0。

解题思路

结合题意,想获取高额回报,肯定是低买高卖,那我们首先想到的是找出数组中的最小值,当天买入,找出最大值,当天卖出,岂不美哉,但是两个字立马把我们拉回现实,如果数组的最大值在最小值前面呢,不就不符合实际情况了吗。那我们该怎么搞?突然想到这道题与我们之前的最大子数组和的内容有些类似,那解题思路是否类似呢?我们套用一下它的思路,找软柿子捏,先从短的数组开始分析(以{a, b, c, d, e}为例),既然要从短的数组分析,为了找出规律,我们将$f(i)$记为第$i$天卖出股票时的最大利润。那么,我们需要在0,i-1的范围内找到最小值minPrice_{[0,i)} ,则有f(i) = prices[i]-minPrice

  • i=0:题目要求当天买入,只能在未来的日子卖出。因此,无法在$i=0$处卖出,因此,最小值minPrice_{[0,0)} =0f(0)=0
  • i=1:这种只能i=0 处买入,$i=1$处卖出。最小值minPrice_{[0,1)} =max{ a}f(1)=b-minPrice
  • i=2:最小值minPrice_{[0,2)}=max{ minPrice_{[0,1)}, b}f(2)=c-minPrice
  • i=3:最小值minPrice_{[0,3)}=max{ minPrice_{[0,2)}, c}f(3)=d-minPrice
  • i=4:最小值minPrice_{[0,4)}=max{ minPrice_{[0,3)}, d}f(4)=e-minPrice

上面我们已经把prices = {a, b, c, d, e}中,第$i$天卖出股票的所有情况都列举出来了,那么要求一次交易获取的最大利润$maxProfit$就变得很简单了:

maxProfit=max{f(0), f(1), f(2), f(3), f(4)}

结合上面的分析,该问题的实现代码应该如下:

代码语言:c 复制
class Solution {
public:
    int maxProfit(vector<int>& prices) {
        int minPrice = numeric_limits<int>::max(); //将minPrice初始化为一个int型最大值,同时兼容i=0时的情况
        int maxProfit = 0;
        for (int price: prices) {
            maxProfit = max(maxProfit, price - minPrice);
            minPrice = min(price, minPrice); //对应minPrice[0,i)=max{minPrice[0,1-1), prices[i-1]}
        }
        return maxProfit;
    }
};

上述代码,只进行了一次循环,因此其时间复杂度为O(n) ,空间上,用了常数个变量,空间复杂度为O(1)

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