用go语言编写。两个魔法卷轴问题。
给定一个数组arr，其中可能有正、负、0，
一个魔法卷轴可以把arr中连续的一段全变成0，你希望数组整体的累加和尽可能大。
你有两个魔法卷轴，请返回数组尽可能大的累加和。
1 <= arr长度 <= 100000，
-100000 <= arr里的值 <= 100000。
算法maxSum1：
1.定义一个辅助函数max，用于返回两个数中的最大值。
2.定义函数maxSum1，接收一个整数数组arr作为参数，返回一个整数。
3.初始化变量p1为0，遍历数组arr，累加每个元素到p1。
4.获取数组arr的长度n。
5.调用函数mustOneScroll(arr, 0, n-1)，返回一个整数，并赋值给变量p2。
6.初始化变量p3为math.MinInt32。
7.循环变量i从1到n-1：
- 调用函数mustOneScroll(arr, 0, i-1)，返回一个整数，并与调用函数mustOneScroll(arr, i, n-1)的返回值相加，得到一个新的整数。
- 调用max函数，将p3与新整数比较，取较大值赋给p3。
8.调用max函数三次，分别比较p1、p2和p3的值，返回最大值作为结果。
算法maxSum2：
1.定义一个辅助函数max，用于返回两个数中的最大值。
2.定义函数maxSum2，接收一个整数数组arr作为参数，返回一个整数。
3.如果数组arr的长度为0，直接返回0。
4.初始化变量p1为0，遍历数组arr，累加每个元素到p1。
5.获取数组arr的长度n。
6.创建长度为n的数组left，用于存储每个位置左边范围内的最大累加和。
7.初始化变量sum为arr[0]，maxSum为max(0, sum)。
8.循环变量i从1到n-1：
- 将left[i]设置为max(left[i-1]+arr[i], maxSum)。
- 累加arr[i]到sum。
- 用max函数比较maxSum和sum的值，将较大值赋给maxSum。
9.创建长度为n的数组right，用于存储每个位置右边范围内的最大累加和。
10.初始化变量sum为arr[n-1]，maxSum为max(0, sum)。
11.倒序循环变量i从n-2到0：
- 将right[i]设置为max(arr[i]+right[i+1], maxSum)。
- 累加arr[i]到sum。
- 用max函数比较maxSum和sum的值，将较大值赋给maxSum。12.初始化变量p2为left[n-1]。
13.初始化变量p3为math.MinInt32。
14.循环变量i从1到n-1：
- 将left[i-1]+right[i]的值与p3比较，取较大值赋给p3。15.调用max函数三次，分别比较p1、p2和p3的值，返回最大值作为结果。
时间复杂度和空间复杂度：
- 对于maxSum1算法，时间复杂度为O(N^3)，其中N为数组arr的长度。空间复杂度为O(1)。
- 对于maxSum2算法，时间复杂度为O(N)，其中N为数组arr的长度。空间复杂度为O(N)（需要额外的left和right数组）。
go完整代码如下：
package main
import (
"fmt"
"math"
"math/rand"
"time"
)
// 暴力方法
// 为了测试
func maxSum1(arr []int) int {
p1 := 0
for _, num := range arr {
p1 += num
}
n := len(arr)
p2 := mustOneScroll(arr, 0, n-1)
p3 := math.MinInt32
for i := 1; i < n; i++ {
p3 = max(p3, mustOneScroll(arr, 0, i-1)+mustOneScroll(arr, i, n-1))
}
return max(p1, max(p2, p3))
}
// 为了测试
func mustOneScroll(arr []int, L, R int) int {
ans := math.MinInt32
for a := L; a <= R; a++ {
for b := a; b <= R; b++ {
curAns := 0
for i := L; i < a; i++ {
curAns += arr[i]
}
for i := b + 1; i <= R; i++ {
curAns += arr[i]
}
ans = max(ans, curAns)
}
}
return ans
}
// 正式方法
// 时间复杂度O(N)
func maxSum2(arr []int) int {
if len(arr) == 0 {
return 0
}
// 一个卷轴也不用
p1 := 0
for _, num := range arr {
p1 += num
}
n := len(arr)
// left[i] : 0 ~ i范围上，一定要用一次卷轴的情况下，最大累加和多少
left := make([]int, n)
// left[0] = 0 : 0 ~ 0，一定要用一次卷轴的情况下，最大累加和多少
// 每一步的前缀和
// 0~0 前缀和
sum := arr[0]
// 之前所有前缀和的，最大值
maxSum := max(0, sum)
for i := 1; i < n; i++ {
// left[i - 1] + arr[i]
// maxSum : 之前所有前缀和的，最大值
left[i] = max(left[i-1]+arr[i], maxSum)
sum += arr[i]
maxSum = max(maxSum, sum)
}
// 只用一次卷轴，必须用，0~n-1范围上的解，第二种可能性
p2 := left[n-1]
// 第三种 ：一定要用两次卷轴
right := make([]int, n)
// right[i] : i ~ n-1范围上，一定要用一次卷轴的情况下，最大累加和多少
sum = arr[n-1]
maxSum = max(0, sum)
for i := n - 2; i >= 0; i-- {
right[i] = max(arr[i]+right[i+1], maxSum)
sum += arr[i]
maxSum = max(maxSum, sum)
}
p3 := math.MinInt32
for i := 1; i < n; i++ {
// 0..0 1...n-1
// 0..1 2...n-1
// 0..2 3...n-1
p3 = max(p3, left[i-1]+right[i])
}
return max(p1, max(p2, p3))
}
// 辅助函数，返回两个数中的最大值
func max(a, b int) int {
if a > b {
return a
}
return b
}
// 为了测试
func randomArray(n, v int) []int {
arr := make([]int, n)
rand.Seed(time.Now().UnixNano())
for i := 0; i < n; i++ {
arr[i] = rand.Intn(2*v+1) - v
}
return arr
}
func main() {
rand.Seed(time.Now().UnixMilli())
N := 50
V := 100
testTimes := 10000
fmt.Println("测试开始")
for i := 0; i < testTimes; i++ {
n := rand.Intn(N)
arr := randomArray(n, V)
ans1 := maxSum1(arr)
ans2 := maxSum2(arr)
if ans1 != ans2 {
fmt.Println("出错了!")
}
}
fmt.Println("测试结束")
}
rust完整代码如下：
use std::cmp;
// 暴力方法
// 为了测试
fn max_sum1(arr: &[i32]) -> i32 {
let mut p1 = 0;
for &num in arr {
p1 += num;
}
let n = arr.len() as i32;
let mut p2 = must_one_scroll(arr, 0, n - 1);
let mut p3 = i32::MIN;
for i in 1..n {
p3 = cmp::max(
p3,
must_one_scroll(arr, 0, i - 1) + must_one_scroll(arr, i, n - 1),
);
}
cmp::max(p1, cmp::max(p2, p3))
}
// 为了测试
fn must_one_scroll(arr: &[i32], l: i32, r: i32) -> i32 {
let mut ans = i32::MIN;
for a in l..=r {
for b in a..=r {
let mut cur_ans = 0;
for i in l..a {
cur_ans += arr[i as usize];
}
for i in b + 1..=r {
cur_ans += arr[i as usize];
}
ans = cmp::max(ans, cur_ans);
}
}
ans
}
// 正式方法
// 时间复杂度O(N)
fn max_sum2(arr: &[i32]) -> i32 {
if arr.is_empty() {
return 0;
}
// 一个卷轴也不用
let mut p1 = 0;
for &num in arr {
p1 += num;
}
let n = arr.len() as i32;
// left[i] : 0 ~ i范围上，一定要用一次卷轴的情况下，最大累加和多少
let mut left = vec![0; n as usize];
// left[0] = 0 : 0 ~ 0，一定要用一次卷轴的情况下，最大累加和多少
// 每一步的前缀和
// 0~0 前缀和
let mut sum = arr[0];
// 之前所有前缀和的，最大值
let mut max_sum = cmp::max(0, sum);
for i in 1..n {
// left[i - 1] + arr[i]
// max_sum : 之前所有前缀和的，最大值
left[i as usize] = cmp::max(left[i as usize - 1] + arr[i as usize], max_sum);
sum += arr[i as usize];
max_sum = cmp::max(max_sum, sum);
}
// 只用一次卷轴，必须用，0~n-1范围上的解，第二种可能性
let p2 = left[n as usize - 1];
// 第三种 ：一定要用两次卷轴
let mut right = vec![0; n as usize];
// right[i] : i ~ n-1范围上，一定要用一次卷轴的情况下，最大累加和多少
sum = arr[n as usize - 1];
max_sum = cmp::max(0, sum);
for i in (0..n - 1).rev() {
right[i as usize] = cmp::max(arr[i as usize] + right[i as usize + 1], max_sum);
sum += arr[i as usize];
max_sum = cmp::max(max_sum, sum);
}
let mut p3 = i32::MIN;
for i in 1..n {
// 0..0 1...n-1
// 0..1 2...n-1
// 0..2 3...n-1
p3 = cmp::max(p3, left[i as usize - 1] + right[i as usize]);
}
cmp::max(p1, cmp::max(p2, p3))
}
// 为了测试
fn random_array(n: usize, v: i32) -> Vec<i32> {
let mut arr = vec![0; n];
for i in 0..n {
arr[i] = (rand::random::<i32>() % (v * 2 + 1)) - v;
}
arr
}
// 为了测试
fn main() {
let n = 50;
let v = 100;
let test_times = 10_000;
println!("测试开始");
for _ in 0..test_times {
let n = rand::random::<usize>() % n;
let arr = random_array(n, v);
let ans1 = max_sum1(&arr);
let ans2 = max_sum2(&arr);
if ans1 != ans2 {
println!("出错了!");
}
}
println!("测试结束");
}
c++完整代码如下：
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <climits>
using namespace std;
int mustOneScroll(vector<int>& arr, int L, int R) {
int ans = INT_MIN;
for (int a = L; a <= R; a++) {
for (int b = a; b <= R; b++) {
int curAns = 0;
for (int i = L; i < a; i++) {
curAns += arr[i];
}
for (int i = b + 1; i <= R; i++) {
curAns += arr[i];
}
ans = max(ans, curAns);
}
}
return ans;
}
int maxSum1(vector<int>& arr) {
int p1 = 0;
for (int num : arr) {
p1 += num;
}
int n = arr.size();
int p2 = mustOneScroll(arr, 0, n - 1);
int p3 = INT_MIN;
for (int i = 1; i < n; i++) {
p3 = max(p3, mustOneScroll(arr, 0, i - 1) + mustOneScroll(arr, i, n - 1));
}
return max(p1, max(p2, p3));
}
int maxSum2(vector<int>& arr) {
if (arr.size() == 0) {
return 0;
}
int p1 = 0;
for (int num : arr) {
p1 += num;
}
int n = arr.size();
vector<int> left(n);
int sum = arr[0];
int maxSum = max(0, sum);
for (int i = 1; i < n; i++) {
left[i] = max(left[i - 1] + arr[i], maxSum);
sum += arr[i];
maxSum = max(maxSum, sum);
}
int p2 = left[n - 1];
vector<int> right(n);
sum = arr[n - 1];
maxSum = max(0, sum);
for (int i = n - 2; i >= 0; i--) {
right[i] = max(arr[i] + right[i + 1], maxSum);
sum += arr[i];
maxSum = max(maxSum, sum);
}
int p3 = INT_MIN;
for (int i = 1; i < n; i++) {
p3 = max(p3, left[i - 1] + right[i]);
}
return max(p1, max(p2, p3));
}
vector<int> randomArray(int n, int v) {
vector<int> arr(n);
for (int i = 0; i < n; i++) {
arr[i] = rand() % (2 * v + 1) - v;
}
return arr;
}
int main() {
int N = 50;
int V = 100;
int testTimes = 10000;
cout << "测试开始" << endl;
for (int i = 0; i < testTimes; i++) {
int n = rand() % N;
vector<int> arr = randomArray(n, V);
int ans1 = maxSum1(arr);
int ans2 = maxSum2(arr);
if (ans1 != ans2) {
cout << "出错了!" << endl;
}
}
cout << "测试结束" << endl;
return 0;
}
c完整代码如下：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int maxSum1(int* arr, int n);
int mustOneScroll(int* arr, int L, int R);
int maxSum2(int* arr, int n);
int* randomArray(int n, int v);
int maxSum1(int* arr, int n) {
int p1 = 0;
int* ptr = arr;
for (int i = 0; i < n; i++) {
p1 += *ptr++;
}
int p2 = mustOneScroll(arr, 0, n - 1);
int p3 = -INT_MAX;
for (int i = 1; i < n; i++) {
p3 = (p3 > mustOneScroll(arr, 0, i - 1) + mustOneScroll(arr, i, n - 1)) ? p3 : mustOneScroll(arr, 0, i - 1) + mustOneScroll(arr, i, n - 1);
}
return (p1 > (p2 > p3 ? p2 : p3)) ? p1 : ((p2 > p3) ? p2 : p3);
}
int mustOneScroll(int* arr, int L, int R) {
int ans = -INT_MAX;
for (int a = L; a <= R; a++) {
for (int b = a; b <= R; b++) {
int curAns = 0;
for (int i = L; i < a; i++) {
curAns += *(arr + i);
}
for (int i = b + 1; i <= R; i++) {
curAns += *(arr + i);
}
ans = (ans > curAns) ? ans : curAns;
}
}
return ans;
}
int maxSum2(int* arr, int n) {
if (n == 0) {
return 0;
}
int p1 = 0;
int* ptr = arr;
for (int i = 0; i < n; i++) {
p1 += *ptr++;
}
int* left = (int*)malloc(n * sizeof(int));
int* right = (int*)malloc(n * sizeof(int));
int sum, maxSum;
sum = *arr;
maxSum = (0 > sum) ? 0 : sum;
*left = (0 > (*arr)) ? 0 : (*arr);
for (int i = 1; i < n; i++) {
*(left + i) = (*(left + i - 1) + *(arr + i) > maxSum) ? *(left + i - 1) + *(arr + i) : maxSum;
sum += *(arr + i);
maxSum = (maxSum > sum) ? maxSum : sum;
}
int p2 = *(left + (n - 1));
sum = *(arr + (n - 1));
maxSum = (0 > sum) ? 0 : sum;
*(right + (n - 1)) = (0 > (*(arr + (n - 1)))) ? 0 : (*(arr + (n - 1)));
for (int i = n - 2; i >= 0; i--) {
*(right + i) = (*(arr + i) + *(right + i + 1) > maxSum) ? (*(arr + i) + *(right + i + 1)) : maxSum;
sum += *(arr + i);
maxSum = (maxSum > sum) ? maxSum : sum;
}
int p3 = -INT_MAX;
for (int i = 1; i < n; i++) {
p3 = (p3 > (*(left + i - 1) + *(right + i))) ? p3 : (*(left + i - 1) + *(right + i));
}
int result = (p1 > (p2 > p3 ? p2 : p3)) ? p1 : ((p2 > p3) ? p2 : p3);
free(left);
free(right);
return result;
}
int* randomArray(int n, int v) {
int* arr = (int*)malloc(n * sizeof(int));
int* ptr = arr;
for (int i = 0; i < n; i++) {
*ptr++ = (rand() % (2 * v + 1)) - v;
}
return arr;
}
int main() {
int N = 50;
int V = 100;
int testTimes = 10000;
printf("测试开始\n");
for (int i = 0; i < testTimes; i++) {
int n = rand() % N;
int* arr = randomArray(n, V);
int ans1 = maxSum1(arr, n);
int ans2 = maxSum2(arr, n);
if (ans1 != ans2) {
printf("出错了!\n");
}
free(arr);
}
printf("测试结束\n");
return 0;
}
