最大子阵列问题-最小值解决方案?
你有没有觉得你的脑袋不适合算法?
我尝试解决最大子数组问题,并且在 Codewars 上遇到了这个解决方案:
var maxSequence = function(arr){
var min = 0, ans = 0, i, sum = 0;
for (i = 0; i < arr.length; ++i) {
sum += arr[i];
min = Math.min(sum, min);
ans = Math.max(ans, sum - min);
}
return ans;
}
console.log(maxSequence([-2, 1, -3, 4, -1, 2, 1, -5, -4]));
回答
您提供的算法正在以更复杂的方式做同样的事情。为了正确地解释它,我将比较Codewars算法您提供的Kadanes算法在其执行的各个步骤。
让我们考虑数组:
[2 -4 3 2 6 -10 -12 20]
这是您提供的Codewars 算法:
var maxSequence = function(arr){
var min = 0, ans = 0, i, sum = 0;
for (i = 0; i < arr.length; ++i) {
sum += arr[i];
min = Math.min(sum, min);
ans = Math.max(ans, sum - min);
}
return ans;
}
下面是维基百科中提到的Kadanes算法的实现:
def max_subarray(numbers):
"""Find the largest sum of any contiguous subarray."""
best_sum = 0 # or: float('-inf')
current_sum = 0
for x in numbers:
current_sum = max(0, current_sum + x)
best_sum = max(best_sum, current_sum)
return best_sum
第一步:-
sum 更改为2 并min 保持不变。将ans 变为2。
第二步:-
sum 更改为-2 并min 更改为-2。将ans 仍然是2。一个有趣的事情通知这里,根据Kadanes算法的维基百科的实施,出现在第二阶段的价值current_sum会变化为0,这是前进的正确方法。
但是在 codewars 实现中, 的值sum 仍然是-2。但是,如果您更仔细地注意到,您会发现sum-mincodewars 实现中的值为0。这是一个非常重要的注意点。当 sum 的值小于 0 时,而不是将它更改为 0。我们存储必须从 sum 中减去以使净和为 0 的最小数。该值存储在 中min,这也解释了为什么它如此命名。
这是迄今为止变量值的记录:
sum min ans
2 0 2 //ans = max(0, 2-0)
-2 -2 2 //ans = max(2, -2+2)
第三步:-
sum 对1.的更改min 仍然保持不变。ans更改为3,这是正确的。然而这是怎么发生的呢?
在 Kadanes 算法中,您current_sum在此阶段将 的值更改为 3。在 codewars 实现中,sum他们所做的不是更改为 3 ,而是使用了一个min 变量,我再次重复该变量存储应该从 answer 中减去的数字,以便我们获得与在 current_sum 中所做的相同的值。从这部分算法中可以更清楚地了解这一点。
ans = Math.max(ans, sum - min); //sum-min is current_max
在这里,当我们min从您的sum. 它消除了您答案中的额外否定。在这个数组 A 中,额外的负数是2 + (-4) = -2。在以下每个步骤中,我们将观察到这里sum不包含最大连续子数组和。最大连续子数组和存储在 sum - min 中。这是这个算法的关键。sum-min 是 current_sum 在这里。以下是以下步骤:
sum min ans
1 -2 3 //ans = max(2, 1+2)
3 -2 5 //ans = max(3, 3+2)
9 -2 11 //ans = max(5, 9+2)
-1 -2 11 //ans = max(11, -1+2)
有趣的是,即使最后一步 sum 的值为负,min 的值也不会改变。这是为什么?答案是不需要。如果你看sum-min这种情况,它是 1 且不小于 0。因此,如果 A 中的当前索引后面跟有足够多的正数,则 sum-min 的值可能会超过 ans 的当前值。如果你试运行 Kadanes 算法到这一步,你会注意到,即使current_sum在这个阶段,的值也不会变为 0,而是 1。
剩余步骤:-
sum min ans
-1 -2 11 //ans = max(11, -1+2)
-13 -13 11 //ans = max(11, -13+13)
7 -13 20 //ans = max(11, 7+13)
这个实现中最重要的一点,sum-min这里类似于current_sumKadanes算法。
我还要提到的是,Kadanes算法和算法codewars你提供的服务将无法工作,如果输入数组由所有负数。两者都不是为了它。如果您希望 Kadanes 算法适用于由所有负数组成的数组(将 current_sum 初始化为A[0]),则它在实现上存在小的差异。
如果您在理解我的解释时遇到任何问题,请发表评论。