最大子序列求和问题

       问题描述

                给定一组整数序列,求出这组序列和中的最大值，不要求求出最大的子序列。

                例如：   

                          序列：-2 11 -4 13 -5 -2，则最大子序列和为20。

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

       算法一

                  使用穷举法，代码如下：

package com.kiritor;
/**
* 使用穷举法就最大子序列问题
* 时间复杂度为O(N^3)
* @author Kiritor*/
public class MaxSub {
public static int maxSub(int a[])
{
int maxSum=0;
for(int i=0;i<a.length;i++)
for(int j=i;j<a.length;j++)
{
int sum = 0;
for(int k=i;k<=j;k++)
{
sum+=a[k];
}
if(maxSum < sum)
maxSum = sum;
}
return maxSum;
}
}

                    显然这不是一个有效且合理的算法，算法的时间复杂度为O(N^3)，仔细思考就可以发现该

              算法对于一些中间结果并未加以利用。例如：当i=0，j=3时计算了sum=a[0]~a[4]，但是当i=0,

              j=4的时候计算sum的时候没有将a[0]~a[3]这一结果利用起来，而是重新再计算了一次，显然

              做了一些无用功。

                   基于此算法进行改进，减少一重循环

      算法二

                   对中间结果加以利用，降低算法的时间复杂度

package com.kiritor;

/**
* 对前面计算的结果加以利用
* 减去一层循环
* 时间复杂度降为O(N^2)
* @author Kiritor
*/
public class MaxSub {
public static int maxSub(int a[]) {
int maxSum = 0;
for (int i = 0; i < a.length; i++) {
int sum = 0;
for (int j = i; j < a.length; j++) {
sum += a[j];
if (maxSum < sum)
maxSum = sum;
}
}
return maxSum;
}
}
                

        算法三

                   对于这个问题我们可以使用分治的思想+递归来求解它，其时间复杂度就降低为O(NlogN)了

                   其主要的思想就是：

                       1、分解(分)：将原问题分解为若干个规模较小，相对独立，与原问题形式相同的子问题

                       2、解决：若子问题规模较小则直接解决，否则递归解决个子问题

                       3、合并(治)：将各子问题的解合并为原问题的解。

                  代码部分：

         

package com.kiritor;

/**
* 分治+递归的思想求解
* 时间复杂度降为O(NlogN)
* @author Kiritor
*/
public class MaxSub {
public int maxSub(int[] a,int left,int right)
{
if(left==right)
if(a[left]>0)
return a[left];
else
return 0;
int center = (left+right)/2;//分解
int maxLeftSum= maxSub(a,left,center);//左边递归
int maxRightSum = maxSub(a,center+1,right);//右边递归
//处理中间包含center左右边界的最大和情况
int maxLeftBorderSum = 0,leftBoderSum = 0;
for(int i=center;i>=left;i--)
{
leftBoderSum +=a[i];
if(maxLeftBorderSum<leftBoderSum)
maxLeftBorderSum = leftBoderSum;
}
int maxRighttBorderSum = 0,rightBoderSum = 0;
for(int i=center+1;i<=right;i++)
{
rightBoderSum +=a[i];
if(maxRighttBorderSum<rightBoderSum)
maxRighttBorderSum = rightBoderSum;
}
//问题合并(治)
return max(maxLeftSum,maxLeftBorderSum+maxRighttBorderSum,maxRightSum);
}
//可变参数的使用，jdk1.5及以上
public int max(int ...args)
{
int max=args[0];
for(int i=1;i<args.length;i++)
if(max<args[i])
max= args[i];
return max;
}
}

                     Tisp:需要注意的是子问题之间是不包含公共的子问题的。   

        算法四

                 最后提供一种比较“聪明”的算法，其时间复杂度为O(N)，它只对数据进行一次扫描。

/**线性时间，复杂度为O(N)*/
public int maxSubLinear(int[] a)
{
int sum = 0,maxSum =0;
for(int i=0;i<a.length;i++)
{
sum +=a[i];
if(sum>maxSum)
maxSum =sum;
else if(sum<0)
sum = 0;//如果sum<0,就没有必要将前面的序列继续代入了，将sum=0

}
return 0;
}