123. 买卖股票的最佳时机 III – 动态规划
本文最后更新于 366 天前,其中的信息可能已经有所发展或是发生改变。

题目描述:

给定一个数组,它的第 i 个元素是一支给定的股票在第 i 天的价格。

设计一个算法来计算你所能获取的最大利润。你最多可以完成 两笔 交易。

**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 = [3,3,5,0,0,3,1,4]
输出:6
解释:在第 4 天(股票价格 = 0)的时候买入,在第 6 天(股票价格 = 3)的时候卖出,这笔交易所能获得利润 = 3-0 = 3 。
     随后,在第 7 天(股票价格 = 1)的时候买入,在第 8 天 (股票价格 = 4)的时候卖出,这笔交易所能获得利润 = 4-1 = 3 。

示例 2:

输入:prices = [1,2,3,4,5]
输出:4
解释:在第 1 天(股票价格 = 1)的时候买入,在第 5 天 (股票价格 = 5)的时候卖出, 这笔交易所能获得利润 = 5-1 = 4 。   
     注意你不能在第 1 天和第 2 天接连购买股票,之后再将它们卖出。   
     因为这样属于同时参与了多笔交易,你必须在再次购买前出售掉之前的股票。

示例 3:

输入:prices = [7,6,4,3,1] 
输出:0 
解释:在这个情况下, 没有交易完成, 所以最大利润为 0。

示例 4:

输入:prices = [1]
输出:0

提示:

  • 1 <= prices.length <= 10^5
  • 0 <= prices[i] <= 10^5

解法一:动态规划

算法思路:

由于只能进行两次交易,且必须在完成第一笔交易后才能进行第二笔交易,因此,定义以下四个变量:

  • buy1:进行了第一次买操作。
  • sell1:进行了第一次卖操作,即完成了第一笔交易。
  • buy2:进行了第二次买操作。
  • sell2:进行了第二次卖操作,即完成了第二笔交易。

对于 buy1 而言,在第 i 天可以不进行任何操作,也可以以 prices[i] 的价格买入股票,那么得到 buy1 的状态转移方程: $$ \text{{buy}}_1 = \max(\text{{buy}}_1’, -\text{{prices}}[i]) $$

其中buy1’表示第i-1天的状态

对于 sell1 而言,在第 i 天可以不进行任何操作,也可以在进行了第一次买的操作的前提下以 prices[i] 的价格卖出股票,那么得到 sell1 的状态转移方程: $$ \text{{sell}}_1 = \max(\text{{sell}}_1’, \text{{buy}}_1’ + \text{{prices}}[i]) $$ 同理可得到 buy2sell2 的状态转移方程: $$ \text{{buy}}_2 = \max(\text{{buy}}_2’, \text{{sell}}_1’ – \text{{prices}}[i]) $$

$$ \text{{sell}}_2 = \max(\text{{sell}}_2’, \text{{buy}}_2’ + \text{{prices}}[i]) $$

由于在同一天买入并且卖出这一操作带来的收益为0,不影最终答案,因此状态转移方程可以写为: $$ \text{{buy}}_1 = \max(\text{{buy}}_1, -\text{{prices}}[i]) $$ $$ \text{{sell}}_1 = \max(\text{{sell}}_1, \text{{buy}}_1 + \text{{prices}}[i]) $$ $$ \text{{buy}}_2 = \max(\text{{buy}}_2, \text{{sell}}_1 – \text{{prices}}[i]) $$ $$ \text{{sell}}_2 = \max(\text{{sell}}_2, \text{{buy}}_2 + \text{{prices}}[i]) $$ 最后的答案为 sell2

代码实现:

class Solution {
    public int maxProfit(int[] prices) {
        int buy1 = -prices[0], sell1 = 0;
        int buy2 = -prices[0], sell2 = 0;
        for(int i = 1; i < prices.length; i++){
            buy1 = Math.max(buy1, -prices[i]);
            sell1 = Math.max(sell1, buy1 + prices[i]);
            buy2 = Math.max(buy2, sell1 - prices[i]);
            sell2 = Math.max(sell2, buy2 + prices[i]);
        }
        return sell2;
    }
}

复杂度分析:

时间复杂度: O(n),其中 n 为数组 prices 的长度。

空间复杂度: O(1)

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Source: github.com/k4yt3x/flowerhd
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