解题思路:
设共有 $n$ 天,第 $a$ 天买,第 $b$ 天卖,则需保证 $a < b$ ;可推出交易方案数共有:
$$ (n - 1) + (n - 2) + \cdots + 2 + 1 = n(n - 1) / 2 $$
因此,暴力法的时间复杂度为 $O(n^2)$ 。考虑使用动态规划降低时间复杂度。
动态规划解析:
- 状态定义: 设动态规划列表 $dp$ ,$dp[i]$ 代表以 $prices[i]$ 为结尾的子数组的最大利润(以下简称为 前 $i$ 日的最大利润 )。
- 转移方程: 由于题目限定 “买卖该芯片一次” ,因此前 $i$ 日最大利润 $dp[i]$ 等于前 $i - 1$ 日最大利润 $dp[i-1]$ 和第 $i$ 日卖出的最大利润中的最大值。
$$ dp[i] = \max(dp[i - 1], prices[i] - \min(prices[0:i])) \ \uparrow \ 前 i 日最大利润 = \max(前 (i-1) 日最大利润, 第 i 日价格 - 前 i 日最低价格) $$
- 初始状态: $dp[0] = 0$ ,即首日利润为 $0$ ;
- 返回值: $dp[n - 1]$ ,其中 $n$ 为 $dp$ 列表长度。
时间优化:
前 $i$ 日的最低价格 $\min(prices[0:i])$ 时间复杂度为 $O(i)$ 。而在遍历 $prices$ 时,可以借助一个变量(记为成本 $cost$ )每日更新最低价格。优化后的转移方程为:
$$ dp[i] = \max(dp[i - 1], prices[i] - \min(cost, prices[i]) $$
空间优化:
由于 $dp[i]$ 只与 $dp[i - 1]$ , $prices[i]$ , $cost$ 相关,因此可使用一个变量(记为利润 $profit$ )代替 $dp$ 列表。优化后的转移方程为:
$$ profit = \max(profit, prices[i] - \min(cost, prices[i]) $$
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代码:
Python
class Solution:
def bestTiming(self, prices: List[int]) -> int:
cost, profit = float("+inf"), 0
for price in prices:
cost = min(cost, price)
profit = max(profit, price - cost)
return profit
Java
class Solution {
public int bestTiming(int[] prices) {
int cost = Integer.MAX_VALUE, profit = 0;
for(int price : prices) {
cost = Math.min(cost, price);
profit = Math.max(profit, price - cost);
}
return profit;
}
}
C++
class Solution {
public:
int bestTiming(vector<int>& prices) {
int cost = INT_MAX, profit = 0;
for(int price : prices) {
cost = min(cost, price);
profit = max(profit, price - cost);
}
return profit;
}
};
复杂度分析:
- 时间复杂度 $O(N)$ : 其中 $N$ 为 $prices$ 列表长度,动态规划需遍历 $prices$ 。
- 空间复杂度 $O(1)$ : 变量 $cost$ 和 $profit$ 使用常数大小的额外空间。