Leetcode-121. 买卖股票,小题大做,加深DP理解

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对于这种简单题,往往都是同类别题的母题最简化版,一些难题不过是对母题加了各种维度的判断,从而提升了难度。

这道题是非常经典的DP问题,不用DP其实也能做, 但是为了加深对DP的理解,选择用DP,此前也多次做过这题,但是今天再做时又悟到了些新的东西。
定义状态方程前的第一件事就是找题目中的变量,就类似于做应用题,把未知变量设出来,再根据题目给的限定条件,组合拼接成一个未知式,就能解出问题。(今天新领悟,之前也做了不少动态规划题,只是看到的了状态方程 “形”,却不清楚来龙去脉)

对于本题有三个未知变量:1. 天数 2. 因只能进行一次交易,这得再加一个变量,即当天是否持有股票 3.最大利润,即为最后所求

状态方程的定义要满足无后效性,即前面的状态确定下来以后不会因为后面状态而更改。如果只定义一维的话,即dp[i],表示在第 i 天能获得的最大利润,但是却不知如何从 dp[i-1] 转移到 dp[i],dp[i-1] 具体表示什么意思呢?
这完全不知道,表示 i-1天 的最大利润? 那 i-1 天内进行了一次还是多次交易呢?这并不知道。所以要加一维,即把第二个变量用起来。dp[i][j] 表示 第 i 天 持有股票状态为 j(0:不持有 1: 持有) 的情况下,最大利润是多少。

第一种情况:dp[i][0],如何转移?
dp[i][0],表示第 i 天不持有股票时的最大利润。可由两种情况转移

  • 前i-1 天不持有股票,即dp[i-1][0],这也是完全可以的
  • 前i-1 天持有股票,即dp[i-1][1],那么我选择在今天(第i天)把它卖了,即dp[i-1][1]+prices[i]

第二种情况:dp[i][1],如何转移? 这个状态是最容易出错的
dp[i][1],表示 第 i 天持有股票时的最大利润,可由两种情况转移

  • 前 i - 1 天持有股票,今天按兵不动,即dp[i-1][1]
  • 之前一直没有股票,但是我今天购入一支股票,不就持有了,这里千万不能定义成 dp[i-1][0] + prices[i]。为什么呢?再次回到 dp[i][j] 定义,在下标为 i 的这一天,用户手上持股状态为 j 所获得的最大利润。核心在 “利润” 上,利润是怎么来?是不是要一前一后做差才能得到利润,dp[i-1][0] + prices[i] 表示什么?前i-1天不持有股票,今天购入一支?这完全不对啊,因为我们在此前可能并没有钱购买股票,我们必须要把股票抛出去才能得到利润,所以这个状态为:0-prices[i],因为只能进行一次交易,所以在进行本地交易前,手里是没有钱的,即没钱也买,利润为负。即-prices[i]。题目并没有要求利润不能为负,-1 总比 -5好。类似于这个点其实很多动态规划题都有这个思路,往往我们容易想当然,导致题做不出来。
public int maxProfit(int[] prices) {
        int len = prices.length;
        if(len == 0)
            return 0;
        int[][] dp = new int[len][2];
        dp[0][0] = 0;
        dp[0][1] = -prices[0];//没钱也买,即利润为负,万一后面股票高,我一抛,不就赚回来了
        
        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], -prices[i]);
        }
        return dp[len-1][0];
    }
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