0730算法 - 贪心算法02

122.买卖股票的最佳时机II | 55. 跳跃游戏 | 45.跳跃游戏II | 1005.K次取反后最大化的数组和

Posted by ZA on July 30, 2024

122. 买卖股票的最佳时机 II

给你一个整数数组 prices ,其中 prices[i] 表示某支股票第 i 天的价格。

在每一天,你可以决定是否购买和/或出售股票。你在任何时候 最多 只能持有 一股 股票。你也可以先购买,然后在 同一天 出售。

返回 你能获得的 最大 利润

示例 1:

输入:prices = [7,1,5,3,6,4]
输出:7
解释:在第 2 天(股票价格 = 1)的时候买入,在第 3 天(股票价格 = 5)的时候卖出, 这笔交易所能获得利润 = 5 - 1 = 4。
随后,在第 4 天(股票价格 = 3)的时候买入,在第 5 天(股票价格 = 6)的时候卖出, 这笔交易所能获得利润 = 6 - 3 = 3。
最大总利润为 4 + 3 = 7 。

思路

用贪心算法思路解决,不能再考虑状态的转移,而是应该考虑有哪些情况可以构建出稳赚不赔的局部最优? 因为可以多次买卖,参考昨天最大自序和的丢弃负数思想,将每一天的盈利计算出来,只在那些前后两天盈利为正的天进行买卖

代码实现

class Solution {
public:
    int maxProfit(vector<int>& prices) {
        int result = 0;
        for(int i=1; i<prices.size(); i++){
            result += max(prices[i]-prices[i-1], 0);
        }
        return result;
    }
};

55. 跳跃游戏

给你一个非负整数数组 nums ,你最初位于数组的 第一个下标 。数组中的每个元素代表你在该位置可以跳跃的最大长度。

判断你是否能够到达最后一个下标,如果可以,返回 true ;否则,返回 false

示例 1:

输入:nums = [2,3,1,1,4]
输出:true
解释:可以先跳 1 步,从下标 0 到达下标 1, 然后再从下标 1 跳 3 步到达最后一个下标。

思路

每个元素只是能跳的 最大 范围,因此不用担心会有 ”先跳小才能再跳大” 的情况,只要最大范围能够覆盖终点(数组最大下标),就一定能跳跃成功

因此局部最优就是每次都跳最大(每过一个位置需要判断,当前更大就落地重新跳,当前小就延续之前接着跳),看能否超过终点下标

当然如果是求最小跳跃次数,那本题的贪心策略就被推翻了

代码实现

本题的核心在于覆盖范围 cover,不是说简单的从第一个元素遍历一遍即可,

  • i<nums.size()遍历,事实上是每次只跳一步,没有充分考虑该元素的整个范围
  • i<=cover遍历,才是真正的边跳边看,每一步的跳跃范围都会随着cover实时更新
class Solution {
public:
    bool canJump(vector<int>& nums) {
        int cover = 0;
        for(int i=0; i<=cover; i++){
            cover = max(i+nums[i], cover);
            if(cover >= nums.size()-1) return true;
        }
        return false;
    }
};

45. 跳跃游戏 II

给定一个长度为 n0 索引整数数组 nums。初始位置为 nums[0]

每个元素 nums[i] 表示从索引 i 向前跳转的最大长度。换句话说,如果你在 nums[i] 处,你可以跳转到任意 nums[i + j] 处:

  • 0 <= j <= nums[i]
  • i + j < n

返回到达 nums[n - 1] 的最小跳跃次数。生成的测试用例可以到达 nums[n - 1]

示例 1:

输入: nums = [2,3,1,1,4]
输出: 2
解释: 跳到最后一个位置的最小跳跃数是 2从下标为 0 跳到下标为 1 的位置,跳 1 步,然后跳 3 步到达数组的最后一个位置。

思路

果然这一题开始考虑最小步数了,那就不可以有多远跳多远了,

举一个反例 [4, 100, 100, 100, 1, 1, …, 1]

本质上仍是考虑最大范围,但是要 以最小的步数增加覆盖范围,因此需要同时统计这一步的最大范围和下一步的最大范围

下下一步的就无需考虑了,本质上它只取决于下一步而不是这一步

还有一种特殊情况,如果边跳边看还是到达了起跳时的最大范围,且仍不是终点,那就需要加一再向前走一步

代码实现

定义两个变量,分别记录 当前范围 和 下一步范围,

class Solution {
public:
    int jump(vector<int>& nums) {
        if (nums.size() == 1) return 0;
        int curDistance = 0;    // 这一步覆盖最远下标
        int nextDistance = 0;   // 下一步覆盖最远下标
        int ans = 0;            // 步数记录

        for (int i = 0; i < nums.size(); i++) {
            nextDistance = max(nums[i] + i, nextDistance);
            if (i == curDistance) {                     // 已到达当前最远下标,就前进一步
                ans++;
                curDistance = nextDistance;
                if (nextDistance >= nums.size() - 1) break;  // 这一步覆盖最远下标已到达集合终点,结束
            }
        }
        return ans;
    }
};

1005. K 次取反后最大化的数组和

给你一个整数数组 nums 和一个整数 k ,按以下方法修改该数组:

  • 选择某个下标 i 并将 nums[i] 替换为 -nums[i]

重复这个过程恰好 k 次。可以多次选择同一个下标 i

以这种方式修改数组后,返回数组 可能的最大和

示例 1:

输入:nums = [3,-1,0,2], k = 3
输出:6
解释:选择下标 (1, 2, 2) ,nums 变为 [3,1,0,2] 。

思路

这个过程可以重复k次,但没有要求不能在同一元素上重复操作,因此贪心策略就是:

  • 若存在负数,则将 绝对值 最大的负数取反
  • 若已无负数,则将 绝对值 最小的正数反复取反直至k消耗完

代码实现

本题的核心是按绝对值排序,sort函数默认按从小到大排序,可以通过在函数中增加规则函数,自定义排序的结果,其中:

  • a>b 代表从大到小排序
  • abs(a) 代表按绝对值排序

此外 k 可以重复消耗的思想也很重要,若其为偶数,则相当于未操作;若为奇数, 相当于仅最后一次取负操作有效,直接将最小值取负即可

class Solution {
static
    bool cmp(int a, int b){
        return abs(a) > abs(b);
    }
public:
    int largestSumAfterKNegations(vector<int>& nums, int k) {
        sort(nums.begin(), nums.end(), cmp);
        for(int i=0; i<nums.size(); i++){
            if(nums[i]<0 && k>0){
                nums[i] *= -1;
                k--;
            }
        }
        if(k%2==1) nums[nums.size()-1] *= -1;

        int result = 0;
        for(int num : nums) result += num;
        return result;
    }
};

后记

背包问题大多可以用动态规划解决,

  • 背包靠的是常识和直觉(能否想出局部最优解,或者举反例驳斥局部最优)
  • 动态规划靠的是固定的解题思路(同一类型的问题有固定的DP公式)

参考