1【算法】——最大子数组问题（maximum subarray）

一.问题描述

        假如我们有一个数组，数组中的元素有正数和负数，如何在数组中找到一段连续的子数组，使得子数组各个元素之和最大。

二.问题分析

分治法求解：

初始状态：

low=0；high=A.length-1；mid=（low+high）/2；

求解A的最大子数组，A[i,j]，有以下三种情况：

1. 完全位于A[low,mid]
2. 完全位于A[mid+1,high]
3. 跨越中点

1与2仍为最大子数组问题，只是规模更小

对于3，任何跨越中点的子数组都由两个子数组组成A[i,mid],A[mid+1,j]

只需要找到A[low,mid]和A[mid+1,high]的最大子数组，然后进行合并即可。

代码实现：

#include

using namespace std;

int find_max_crossing_subarray(int arr[],int low,int high){
    if(high==low){
        return arr[low];
    }
    
    int mid=(low+high)/2;
    int left=-1,right=-1,i,sum=0,max_left,max_right;
    
    for(i=mid;i>=low;i--){
        sum+=arr[i];
        if(sum>left){
            left=sum;
            max_left=i;
        }
    }
    
    sum=0;
    for(i=mid+1;i<=high;i++){
        sum+=arr[i];
        if(sum>right){
            right=sum;
            max_right=i;
        }
    }
    
    return left+right;
}
int max(int a,int b,int c){
    if(a>=b&&a>=c){
        return a;
    }
    else if(b>=a&&b>=c){
        return b;
    }
    else{
        return c;
    }
}
int find_max_subarray(int arr[],int low,int high){
    if(high==low){
        return arr[low];
    }
    
    int mid=(low+high)/2;
    int left=find_max_subarray(arr, low, mid);
    int right=find_max_subarray(arr, mid+1, high);
    int m=find_max_crossing_subarray(arr, low, high);
    return max(left,right,m);
}

int main(){
    int arr[] = {5, 4, -17, 7, 8};
    cout<

动态规划求解：

对于一个有n个元素的数组arr[n]：

记maxSum（n）为该数组前n个元素和的最大值

p（n）为前n个元素中以第n元素结尾的最大子数组和

则有：

int find_max_subarray_dp(int arr[],int low,int high){
    if(high==low){
        return arr[low];
    }
    int p[100],maxsum[100];
    p[0]=arr[0];
    maxsum[0]=arr[0];
    
    for(int i=1;i<=high;i++){
        if(arr[i]>(arr[i]+p[i-1])){
            p[i]=arr[i];
        }
        else{
            p[i]=arr[i]+p[i-1];
        }
    }
    
    for(int i=1;i<=high;i++){
        if(p[i]>maxsum[i-1]){
            maxsum[i]=p[i];
        }
        else{
            maxsum[i]=maxsum[i-1];
        }
    }
    return maxsum[high];
}