C语言求连续最大子数组和,是一个经典的算法问题,通常可以有多种不同的实现方式。下面,我将分享一种基于动态规划的解法,并且给出两个示例以帮助解释。
1. 动态规划法
动态规划是一种常用的解决优化问题的算法。对于本题,基本思路是对于前n个数,分别计算以第i个数结尾的最大子数组和,然后再取其中的最大值。
以数组nums = {1, -2, 3, 10, -4, 7, 2, -5}为例,设max_sum[i]表示以第i个数结尾的最大子数组和,则有如下动态规划方程:
- max_sum[0] = nums[0];
- max_sum[i] = max(nums[i], max_sum[i-1]+nums[i]), (1<=i<n)
对于上面的式子,第i个数结尾的最大子数组和,可能为当前这个数,或者是前面一个数结尾的最大子数组和加上当前的数。在实际的代码实现中,我们可以用一个变量记录max_sum[i-1],也就是前一个数结尾的最大子数组和,然后遍历整个数组,更新max_sum[i],同时用一个变量记录下所有 max_sum[i] 中的最大值即为所求连续最大子数组和。
C语言实现示例:
#include <stdio.h>
int maxSubArray(int* nums, int numsSize){
int max_sum = nums[0];
int cur_sum = nums[0];
for(int i=1; i<numsSize; i++){
cur_sum = (cur_sum + nums[i]) < nums[i] ? nums[i] : (cur_sum + nums[i]);
max_sum = (max_sum < cur_sum) ? cur_sum : max_sum;
}
return max_sum;
}
int main()
{
int nums[] = {1, -2, 3, 10, -4, 7, 2, -5};
int numsSize = 8;
int maxSum = maxSubArray(nums, numsSize);
printf("The maximum subarray sum is %d\n", maxSum);
return 0;
}
代码中,cur_sum 表示以当前数字结尾的连续子数组的和,max_sum 表示目前为止的连续子数组的最大和。函数 maxSubArray 的参数 nums 表示待计算的数组,参数 numsSize 表示数组的大小。在 for 循环中,通过比较 cur_sum + nums[i] 和 nums[i] 的大小来更新 cur_sum,直到遍历完整个数组。每次更新后通过比较 max_sum 和 cur_sum 之间的大小来更新 max_sum。
2. 示例解释
用上面的算法来解决示例1,即数组 nums1 = {1, -2, 3, 10, -4, 7, 2, -5},由于该数组的长度为8,因此在 max_sum 数组中,需要计算8个值,分别为:
- max_sum[0] = 1
- max_sum[1] = -1
- max_sum[2] = 3
- max_sum[3] = 13
- max_sum[4] = 9
- max_sum[5] = 16
- max_sum[6] = 18
- max_sum[7] = 13
因此,最大子数组和为18,它对应的子数组是{3, 10, -4, 7, 2}。
同样,在示例2,即数组 nums2 = {1, -2, 3, 10, -6, 4, 7, -3, -6, 10, 10, -1} 中,max_sum 数组中的各值分别为:
- max_sum[0] = 1
- max_sum[1] = -1
- max_sum[2] = 3
- max_sum[3] = 13
- max_sum[4] = 7
- max_sum[5] = 11
- max_sum[6] = 18
- max_sum[7] = 15
- max_sum[8] = 9
- max_sum[9] = 19
- max_sum[10] = 29
- max_sum[11] = 28
也就是说,最大子数组和为29,它对应的子数组是{1, -2, 3, 10, -6, 4, 7, -3, -6, 10, 10}。
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