继续浏览精彩内容
慕课网APP
程序员的梦工厂
打开
继续
感谢您的支持,我会继续努力的
赞赏金额会直接到老师账户
将二维码发送给自己后长按识别
微信支付
支付宝支付

找出最大子数组(js实现)

拉莫斯之舞
关注TA
已关注
手记 144
粉丝 24
获赞 107

有长度为n 的数组,其元素都是int型整数(有正有负)。在连续的子数组中找到其和为最大值的数组。

如 [1, -2, 3, 10, -4, 7, 2, -5]的最大子数组为[3, 10, -4, 7, 2]

方法1: 暴力解决

直接使用循环,时间复杂度O(n^3),太高了,哈哈。

function maxSubArray(arr) {    const len = arr.length;    if (len<=1) {        return arr
    }    let sum = arr[0];    let x_pos=0;    let y_pos=0;    for(let i=0;i<len-1;i++){        for(let j=i+1;j<len;j++){            let tmp = 0;            for(let k=i;k<=j;k++){
                tmp+=arr[k]
            }            if (tmp>sum) {
                sum=tmp;
                x_pos=i;
                y_pos=j;
            }
        }
    }    // console.log("sum is",sum)
    return arr.slice(x_pos,y_pos+1)
}

方法2: 分治法

分治的思想在解题过程中是经常用到的,可以通过递归的计算,将复杂的事情简单化,并且时间复杂度能够降到跟树结构一样,为O(nlgn)

思考下: 选定一个基准,数组中间那位数。那么最大子数组出现的位置会有这么几种情况:

  • 在基准的左侧;

  • 在基准的右侧;

  • 横跨基准值,包含其左侧的最大前缀子数组与右侧的最大后缀子数组。

function maxSubArray(arr,left,right) {    if (left>right) {        return 
    }    if (left==right) {        return arr[left]
    }    let pivot=Math.floor((right+left)/2);    let left_max=maxSubArray(arr,left,pivot-1);    let right_max=maxSubArray(arr,pivot+1,right);    let left_tmp=0;    let left_sum=0;    let left_pos=pivot;    for(let i=pivot-1;i>=left;i--){
        left_tmp+=arr[i]        if (left_tmp>left_sum) {
            left_sum=left_tmp
            left_pos=i
        }
    }    let right_tmp=0;    let right_sum=0;    let right_pos=pivot;    for(let i=pivot+1;i<=right;i++){
        right_tmp+=arr[i]        if (right_tmp>right_sum) {
            right_sum=right_tmp
            right_pos=i
        }
    }    let mid_arr = arr.slice(left_pos,right_pos+1)    let mid_max = left_sum+right_sum+arr[pivot]    return Math.max((left_max||0),mid_max,(right_max||0))
}

但是这样并不能知道最大子数组的元素,如何修改才可以呢?为了得到位置信息,那么在每次迭代的时候除了子数组的和我们还需要表示位置的值,也就是要返回多个值。

在js中函数不能返回两个基本类型值,但是可以返回数组或者对象

let [aa,bb]=(function(){return [1,2]})()let {cc,dd}=(function(){return {cc:11,dd:12}})()

在这我采用了数组,因为我们在计算左右两侧maxSubArray的返回值时,分别需要不同的变量来接收。

function maxSubArray(arr,left,right) {    if (left>right) {        //!!!注意此处应该返回函数期待的类型,否则不会迭代下去
        return []
    }    if (left==right) {        //同样修改返回类型
        return [arr[left],left,left]
    }    let pivot=Math.floor((right+left)/2);    let [left_max,pos_left_i,pos_left_j]=maxSubArray(arr,left,pivot-1)||[0,0,0];    let [right_max,pos_right_i,pos_right_j]=maxSubArray(arr,pivot+1,right)||[0,0,0];    let left_tmp=0;    let left_sum=0;    let left_pos=pivot;    for(let i=pivot-1;i>=left;i--){
        left_tmp+=arr[i]        if (left_tmp>left_sum) {
            left_sum=left_tmp
            left_pos=i
        }
    }    let right_tmp=0;    let right_sum=0;    let right_pos=pivot;    for(let i=pivot+1;i<=right;i++){
        right_tmp+=arr[i]        if (right_tmp>right_sum) {
            right_sum=right_tmp
            right_pos=i
        }
    }    let mid_arr = arr.slice(left_pos,right_pos+1)    let mid_max = left_sum+right_sum+arr[pivot]    
    //修改为返回数组信息
    let max_value = Math.max((left_max||0),mid_max,(right_max||0));    if (max_value==left_max) {        return [max_value,pos_left_i,pos_left_j]
    }    if (max_value==right_max) {        return [max_value,pos_right_i,pos_right_j]
    }    return [max_value,left_pos,right_pos]
}

方法3:逻辑分析

因为有正有负,所以子数组的和的最大值肯定为正值(哪怕该子数组只有一个正数)。(思考下:如果数组中全是负数时呢?)

其次可以得出:最大子数组的第一个元素、最后一个元素肯定为正值。

开始遍历数组,记录两个变量current_sum+=arr[i],max_sum=0,一旦current_sum<0是不是current_sum中记录的连续元素就绝对不可能成为最大子数组?所以此时重置current_sum=0开始从下一个元素记录其连续片段的和。继续与max_sum比较即可。

在循环过程中只要current_sum>max_sum,就设置max_sum =current_sum

这样只需要一个遍历,即可完成对最大子数组和的计算。时间复杂度O(n).

function maxSubArray(arr) {    const len=arr.length;    if (len<=1) {        return arr
    }    //left_pos,right_pos 记录最大子数组的位置信息
    let left_pos=0;    let right_pos=0;    let maxSum=0;    let curSum=0;    for(let i=0;i<len;i++){
        curSum+=arr[i]        if (curSum>maxSum) {
            maxSum=curSum
            right_pos=i
        }        if (curSum<0) {
            curSum=0
            left_pos=i+1
        }
    }    let maxArr=arr.slice(left_pos,right_pos+1)    console.log("sub arr is ",maxArr)    return maxSum
}

回答前面留下的思考:如果考虑到数组中全是负数的情况呢?

上面是根据current_sum是否小于0来决定current_sum是是否开始记录新的子数组的和。在数组向后扫描时,针对a[i+1]有两种选择:

  • 加入current_sum

  • 作为新子数组中的第一项。

那么判断条件是什么呢?是current_sum +a[i]a[i]的值的比较。如果a[i]加上前面的和却更小,那就将其作为新数组的第一项,同时更新记录数组位置的值。

for(let i=0;i<len;i++){    if (curSum+arr[i]<arr[i]) {
        curSum=arr[i]
        left_pos=i
    }else{
        curSum=curSum+arr[i]
    }    if(curSum>maxSum){
        maxSum=curSum
        right_pos=i
    }
}



作者:RichardBillion
链接:https://www.jianshu.com/p/7053d71ca5b6


打开App,阅读手记
0人推荐
发表评论
随时随地看视频慕课网APP