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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。

Picture1.png

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:

$$ profit = \max(profit, prices[i] - \min(cost, prices[i]) $$

<Picture2.png,Picture3.png,Picture4.png,Picture5.png,Picture6.png,Picture7.png,Picture8.png,Picture9.png>

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。

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