Java_多态动态规划_买卖股票的最佳时机

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题目描述:

给定一个整数数组prices,其中第  prices[i] 表示第 i 天的股票价格 。​

设计一个算法计算出最大利润。在满足以下约束条件下,你可以尽可能地完成更多的交易(多次买卖一支股票):

  • 卖出股票后,你无法在第二天买入股票 (即冷冻期为 1 天)。

注意: 你不能同时参与多笔交易(你必须在再次购买前出售掉之前的股票)。

示例 1:

输入: prices = [1,2,3,0,2] 输出: 3 解释: 对应的交易状态为: [买入, 卖出, 冷冻期, 买入, 卖出]

示例 2:

输入: prices = [1] 输出: 0

提示:

  • 1 <= prices.length <= 5000
  • 0 <= prices[i] <= 1000

题目解析

题目中加了个冷冻期,我们在分析多态的时候不要纠结于它,而是转换思路,要么持有股票,要么不持有股票。那么不持有股票又可以分为:1、前一天就不持有股票;2、前一天持有股票但今天把它卖了
所以共设定三种状态,我们将这三种状态分别定义为 dp[i][0]dp[i][1]dp[i][2]
dp[i][0]:在第 i 天持有股票状态下的最大收益;
dp[i][1]:在第 i 天未持有股票状态(i-1 天也未持有)下的最大收益;
dp[i][2]:在第 i 天未持有股票状态(i - 1 天持有,第 i 天卖掉)下的最大收益,也就是卖出状态。
这三种状态之间有什么关系呢?因为状态关系比较多,所以我们画图解决。
如上图
我们先分析如果今天是持有状态也就是 dp[i][0],有几种可能。假设今天是第 i 天,那么第 i - 1 天可能是持有状态,股票不卖就一直是持有状态。第二种就是第 i - 1 天是未持有状态,那么第 i 天买入股票,就变为了持有状态。持有状态有这两种可能,我们需要取其中最大的收益状态,所以 dp[i][0] = Math.max(dp[i - 1][0],dp[i - 1][1])
再分析未持有状态,也就是 dp[i][1], 第 i 天是未持有,那么第 i - 1 天可以是本身就未持有,也可以是第 i - 1 天卖掉股票,所以第 i 天未持有。我们要取最大收益,所以 dp[i][1] = Math.max(dp[i - 1][1],dp[i - 1][2])
最后分析卖出状态,第 i 天是卖出状态,那么第 i - 1 天必须持有股票才能有得卖,所以 dp[i][2] = dp[i - 1][0]

下面就是初始化 dp 表了,我们定义的三种状态。
dp[0][0]: 因为它是持有状态,所以第一天必须买入,那么此时的收益是倒贴股票钱,所以 dp[0][0] = -prices[0]
dp[0][1]: 未持有状态,也就是第一天不买也不卖,收益为 0,所以 dp[0][1] = 0
dp[0][2]: 卖出状态,第一天处于卖出状态的话,必须先买,买了又在同一天卖出,所以收益为 0,dp[0][2] = 0

代码

class Solution {
    public static int maxProfit(int[] prices) {
        int len = prices.length;
        int[][] dp = new int[len][3];
        dp[0][0] = -prices[0];
        dp[0][1] = 0;
        dp[0][2] = 0;
        for (int i = 1; i < len; i++) {
            dp[i][0] = Math.max(dp[i - 1][0],dp[i - 1][1] - prices[i]);
            dp[i][1] = Math.max(dp[i - 1][1], dp[i - 1][2]);
            dp[i][2] = dp[i - 1][0] + prices[i];
        }
        return Math.max(dp[len - 1][1], dp[len - 1][2]);
    }
}