(315)最大子序列和(4种方式)

一、问题描述

输入一组整数,求出这组数字子序列和中最大值。也就是只要求出最大子序列的和,不必求出最大的那个序列。例如:

  1. 序列:-2 11 -4 13 -5 -2,则最大子序列和为20。
  2. 序列:-6 2 4 -7 5 3 2 -1 6 -9 10 -2,则最大子序列和为16。

二、PHP代码实现

实现可参考:http://www.cnblogs.com/CCBB/archive/2009/04/25/1443455.html

<?php
/**
 * 找出最大子序列和
 */

// 方法一、 最暴力的方法 O(N^3)
function findMax1($data){
    $max_value = 0;
    $max_start = 0;
    $max_end = 0;
    $data_num = count($data);
    for($i=0;$i<$data_num;$i++){
        for($j=$i;$j<$data_num;$j++){
            $sum = 0;
            $temp = array();
            for($k=$i;$k<=$j;$k++){
                $temp[] = $data[$k];
                $sum += $data[$k];
            }
            if($max_value < $sum){
                $max_value = $sum;
                $max_start = $i;
                $max_end = $j;
            }
        }
    }

    return array($max_value,$max_start,$max_end);
}


//方法二、 记录上一次的结果  O(N^2)
function findMax2($data){
    $max_value = 0;
    $max_start = 0;
    $max_end = 0;
    $data_num = count($data);
    for($i=0;$i<$data_num;$i++){
        $last_sum = 0;
        for($j=$i;$j<$data_num;$j++){
            $sum = $last_sum+$data[$j];
            if($max_value < $sum){
                $max_value = $sum;
                $max_start = $i;
                $max_end = $j;
            }
            $last_sum = $sum;
        }
    }

    return array($max_value,$max_start,$max_end);
}

//方法三、分而自治算法 O(NlogN)
function findMax3($data,$start=0,$end=0){
    if($start >= $end){
        $max_value =  isset($data[$start])?$data[$start]:0;
    }else{
        $mid = floor(($start+$end)/2);

        list($max_left_value,$max_left_start,$max_left_end) = findMax3($data,$start,$mid);
        list($max_right_value,$max_right_start,$max_right_end) = findMax3($data,$mid+1,$end);

        //计算左边的最大值
        $max_this_value = $data[$mid];
        $max_this_start = $mid;
        $max_this_end = $mid;
        $temp = 0;
        for($i=$max_this_start;$i>=$start;$i--){
            $temp += $data[$i];
            if($temp > $max_this_value){
                $max_this_value = $temp;
                $max_this_start = $i;
            }
        }

        //计算右边的最大值
        $temp = $max_this_value;
        for($i=$max_this_end+1;$i<=$end;$i++){
            $temp += $data[$i];
            if($temp > $max_this_value){
                $max_this_value = $temp;
                $max_this_end = $i;
            }
        }

        $max_value = $max_this_value;
        $start = $max_this_start;
        $end = $max_this_end;
        if($max_value < $max_left_value){
            $max_value = $max_left_value;
            $start = $max_left_start;
            $end = $max_left_end;
        }
        if($max_value < $max_right_value){
            $max_value = $max_right_value;
            $start = $max_right_start;
            $end = $max_right_end;
        }
    }
    return array($max_value,$start,$end);
}


//方法四、找规律算法  O(N)
function findMax4($data){
    $max_value = 0;
    $thisSum = 0;
    $data_len = count($data);
    $start = 0;
    $end = 0;
    for($i=0;$i<$data_len;$i++){
        $thisSum += $data[$i];
        if($thisSum > $max_value){
            $max_value = $thisSum;
            $end =$i;
        }else if($thisSum < 0){
            $thisSum = 0;
            $start= $i+1;
        }
    }
    return array($max_value,$start,$end);
}

三、测试

<?php
// 获取一个随机数列
function getArrayData($len=0){
    $arr_data = array('4','-6','8','2','-4','7','2','-5','1');
    if($len != 0){
        $arr_data = array();
        for($i=0;$i<$len;$i++){
            $arr_data[] = rand(-9,9);
        }
    }
    return $arr_data;
}

$arr_data = getArrayData(1000);
echo implode(',',$arr_data);
echo "\n";

echo "*************findMax1:最暴力的方法**********\n";
$start_time = time();
list($max_value1,$start1,$end1)=findMax1($arr_data);
echo "max_value:{$max_value1}\n";
echo "index:{$start1}-{$end1}\n";
echo 'take time:'.(time()-$start_time);echo "\n";

echo "*************findMax2:记录上一次的结果**********\n";
$start_time = time();
list($max_value2,$start2,$end2)=findMax2($arr_data);
echo "max_value:{$max_value2}\n";
echo "index:{$start2}-{$end2}\n";
echo 'take time:'.(time()-$start_time);echo "\n";

echo "*************findMax3:分而治之算法**********\n";
$start_time = time();
list($max_value3,$start3,$end3)=findMax3($arr_data,0,count($arr_data)-1);
echo "max_value:{$max_value3}\n";
echo "index:{$start3}-{$end3}";echo "\n";
echo 'take time:'.(time()-$start_time);echo "\n";

echo "*************findMax4:找规律算法**********\n";
$start_time = time();
list($max_value4,$start4,$end4)=findMax4($arr_data);
echo "max_value:{$max_value4}\n";
echo "{$start4}-{$end4}";echo "\n";
echo 'take time:'.(time()-$start_time);echo "\n";

四、测试结果

  1. n=1000


    测试结果:n=1000
  2. n=5000

还在测试中,第一种方案太慢了

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