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GreedAlgorithm.md

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贪心算法

对问题求解时,总是做出当前最好的做法。「即不实在整体的情况下考虑,而是做局部最优解」

贪心算法动态规划的不同之处在于:贪心算法对于它的每个子问题的解决方案都会做出选择,不能回退,动态规划则会保存之前的元素案结果,根据当前结果堆当前进行选择,存在回退功能。

适用场景:

  • 所求问题能够分解为子问题。
  • 子问题的最优解能够递归得到最终问题的最优解。

买卖股票的最佳时机

此部分代码在 Stock.ts 中

给定一个数组,它的第 i 个元素是一支给定股票第 i 天的价格。

如果你最多只允许完成一笔交易(即买入和卖出一支股票),设计一个算法来计算你所能获取的最大利润。

注意你不能在买入股票前卖出股票。

我们可以首先内部存储两个变量,分别是购入的最低价格最大利润

购入的最低价格后面的最大利润肯定为减去当前最低价格的差,我们只需遍历后依次和最大利润进行比较,获取最后的最大利润即为整体能得到的最大利润。

/**
 * 买卖股票的最佳时机 只能买一次
 * @param {number[]} prices 
 * @return {number}
 */
function maxProfitOnce (prices: number[]): number {
    // 价格最低点
    let minPrice = Infinity
    // 可获得的最高利润
    let maxProfit = 0
    for(let i = 0; i < prices.length; i++) {
        // 如果价格更低 将此时价格更改为最低价格
        if (prices[i] < minPrice) {
            minPrice = prices[i]
        } else if (prices[i] - minPrice > maxProfit) {
            maxProfit = prices[i] - minPrice
        }
    }
    return maxProfit
}

买卖股票的最佳时机 II

此部分代码在 stock.ts 中

大体与上题相似,只是这次不限制购买次数,为了获取最大利益,可以尽可能地完成更多的交易。可以尽可能完成更多的交易。

但要注意,在再次购买前一定要出售掉之前的股票。

这次我们能赚一笔是一笔,只要后面价格比前面高,就完成一次交易,赚取每一笔 === 赚得最多

/**
 * 买卖股票的最佳时机II 可以买多次
 * @param {number[]} prices 
 * @return {number}
 */
function maxProfitMore (prices: number[]): number {
    // 存储总利润
    let profit = 0
    // 赚取每一次 == 赚得最多
    for(let i = 0; i < prices.length - 1; i++) {
        // 只要后面的价格比前面高,就完成一次交易
        if (prices[i+1] - prices[i] > 0) {
            profit += prices[i+1] - prices[i]
        }
    }

    return profit
}

买卖股票的最佳时机(含手续费)

此部分代码在 stock.ts 中

大体还是如同第一题,但是此次增加了非负整数fee作为交易股票的手续费用。此时我们依旧可以无限次地进行交易,但一次交易就要付手续费。

这次我们借助一部分动态规划的思想,我们保存两个变量cashhold来分别表示不持有股票时的最大利润和持有股票时的最大利润,最后完成最后一笔交易后我们返回不持有股票时的最大利润即可。

/**
 * 买卖股票的最佳时机 含手续费
 * @param {number[]} prices 
 * @param {number} fee 
 */
function maxProfitWithFee (prices: number[], fee: number): number {
    // 定义变量存储当我们不持有股票的最大利润
    let cash = 0
    // 定义变量存储当我们持有股票时最大利润
    let hold = -prices[0]
    for(let i = 1; i < prices.length; i++) {
        // 当天可选择不进行交易或者卖出手头持有股票变现
        cash = Math.max(cash, hold + prices[i] - fee)
        // 当天可选择不急行交易或者购入股票
        hold = Math.max(hold, cash - prices[i])
    }
    return cash
}

分发饼干

此部分代码在 Biscuits.ts中

假设我们是一位家长,我们现在要给一堆孩子分饼干,不同的孩子有不同的胃口,不同的饼干有不同的分量,当这个饼干的分量大于该孩子的胃口时,这个孩子才会得到满足,我们要尽可能多的满足孩子,得到能满足的孩子的最大数值。

/**
 * 分发饼干,尽可能多的满足孩子
 * @param {number[]} children 孩子们的胃口值
 * @param {number[]} biscuits 饼干的大小
 */
function DeliverBiscuits (children: number[], biscuits: number[]): number {
    // 对饼干和孩子胃口进行排序「从小到大」
    children = children.sort((a,b) => a - b)
    biscuits = biscuits.sort((a,b) => a - b)
    // 满足孩子的总量
    let result = 0;
    // 分别定义孩子和饼干的指针
    let chi = 0
    let bis = 0
    while(chi < children.length && bis < biscuits.length) {
        // 优先满足孩子
        if (children[chi] <= biscuits[bis]) {
            result++
            chi++
        }
        // 如果当前不满足孩子 向后寻找更大的饼干满足,满足孩子也向后开始下一块饼干
        bis++
    }
    return result
}

连续子数组的最大和

此部分代码在 FindGreatestSum.ts 中

输入一个整型数组,数组里有正数也有负数。数组中的一个或连续多个整数组成一个子数组。求所有子数组的和的最大值,若不存在则返回0

/**
 * 输入一个整型数组,数组里有正数也有负数。数组中的一个或连续多个整数组成一个子数组。
 * 求所有子数组的和的最大值,若不存在,返回0
 * 
 * @param {number[]} array 
 * @return {number}
 */
function FindGreatestSum (array: number[]):number {
    if (!array || array.length < 1) {
        return 0
    } else {
        // 存储子数组总和
        let sum = array[0]
        // 存储子数组数组最大值
        let max = array[0]
        for(let i = 1; i < array.length; i++) {
            // sum 小于0,则当前sum值对后面累加无贡献,即开启新的子数组求和
            if (sum < 0) {
                sum = array[i]
            } else {
                sum = sum + array[i]
            }
            // 取最大值
            max = sum > max ? sum : max
        }
        return max
    }
}

最大的正方形

此部分代码在 MaxSquare.ts 中

在一个由 0 和 1 组成的二维矩阵内,找到只包含 1 的最大正方形,并返回其面积。

我们使用另一个二维数组存放当前位置的左上角那位的能表示的正方形的最大值,最后得到最大边长返回乘积即可。

/**
 * 在一个由 0 和 1 组成的二维矩阵内,找到只包含 1 的最大正方形,并返回其面积。
 * @param {string[][]} matrix
 * @return {number}
 */
function maxSquare (matrix: string[][]): number {
    // 参数验证
    if (!Array.isArray(matrix) || !Array.isArray(matrix[0])) {
        throw new TypeError(`${matrix} is not a valid matrix`);
    }
    // 获取二维数组的宽高
    let rows = matrix.length,
        cols = rows > 0 ? matrix[0].length : 0;
    // 设置一个动态二维数组 每一位表示以该位左上角那位能构成的正方形的最大边长
    let dp = new Array(rows + 1);
    for(let i = 0; i < dp.length; i++) {
        dp[i] = new Array(cols + 1).fill(0);
    }
    // 设置一个最大边长变量
    let maxLens = 0;
    for(let i = 1; i <= rows; i++) {
        for(let j = 1; j <= cols; j++) {
            if (matrix[i-1][j-1] === '1') {
                dp[i][j] = Math.min(dp[i-1][j], dp[i-1][j-1], dp[i][j-1]) + 1;
                maxLens = Math.max(dp[i][j], maxLens);
            }
        }
    }
    // 返回最大正方形的面积
    return maxLens * maxLens;
}