【LeetCode刷题(困难程度)】123. 买卖股票的最佳时机 III

给定一个数组,它的第 i 个元素是一支给定的股票在第 i 天的价格。

设计一个算法来计算你所能获取的最大利润。你最多可以完成 两笔 交易。

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: [3,3,5,0,0,3,1,4]
输出: 6
解释: 在第 4 天(股票价格 = 0)的时候买入,在第 6 天(股票价格 = 3)的时候卖出,这笔交易所能获得利润 = 3-0 = 3 。
随后,在第 7 天(股票价格 = 1)的时候买入,在第 8 天 (股票价格 = 4)的时候卖出,这笔交易所能获得利润 = 4-1 = 3 。
示例 2:

输入: [1,2,3,4,5]
输出: 4
解释: 在第 1 天(股票价格 = 1)的时候买入,在第 5 天 (股票价格 = 5)的时候卖出, 这笔交易所能获得利润 = 5-1 = 4 。
注意你不能在第 1 天和第 2 天接连购买股票,之后再将它们卖出。
因为这样属于同时参与了多笔交易,你必须在再次购买前出售掉之前的股票。
示例 3:

输入: [7,6,4,3,1]
输出: 0
解释: 在这个情况下, 没有交易完成, 所以最大利润为 0。

来源:力扣(LeetCode)
链接:https://leetcode-cn.com/problems/best-time-to-buy-and-sell-stock-iii
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思路:本题和前两题剑指 Offer 63. 股票的最大利润以及122. 买卖股票的最佳时机 II的不同之处在于最多只能完成两笔交易。

按照动态规划的思路:

  1. 确定状态:
    最后一步:在最优策略中,最后一次卖发生在第i天,我们是不知道之前是否买过股票以及买过多少次股票。所以我们可以将这个状态记录下来,总共有五种状态:
    在这里插入图片描述
    所以,假设我们在当前状态已经是取得了最大的利润,那么这个状态一定处于:
    阶段1、阶段3或者阶段5之一(因为处于最优状态下股票不可能留在手上不卖)。
    举个栗子:如果要求前N天(第N天)结束后,在阶段5的最大获利,设为f[N][5],那么有两种情况:(最后在这两种状态中取最大值)
    1). 情况1:第N-1天就在阶段5, 那么f[N][5] = f[N-1][5]
    2). 情况2:第N-1天还在阶段4(第二次持有股票),第N天卖掉,则f[N][5] = f[N-1][4] + P[N - 1]-P[N-2] (这里的P为价格数组,之所以往前递进了1是因为索引是从0开始的,实际上状态方程应该是:f[N][5] = f[N-1][4] + P[N] -P[N-1]
    即:f[N][5] = max(f[N-1][5],f[N-1][4] + P[N] -P[N-1])

    再举个栗子:如果要求前N天(第N天)结束后,在阶段4的最大获利,设为f[N][4],那么有两种情况:(最后在这两种状态中取最大值)
    1). 情况1:第N-1天就在阶段4, 那么f[N][4] = f[N-1][4] + (P[N - 1]-P[N-2])
    2). 情况2:第N-1天还在阶段3,则f[N][4] = f[N-1][3]
    即:f[N][4] = max(f[N-1][4] + (P[N - 1]-P[N-2]),f[N-1][3])

代码实现:

class Solution {
public:
    int maxProfit(vector<int>& prices) {
        int n = prices.size();
        if(n == 0)
            return 0;

        vector<vector<int>>f(n+1,vector<int>(6,0));

        //初始化 f[i][j]表示在前i天中处于阶段j的最大获利
        f[0][1] = 0;
        for(int j = 2;j <= 5;++j)
        {
            f[0][j] = INT_MIN;
        }
        for(int i = 1;i<=n;++i)
        {
            //阶段1,3,5
            for(int j = 1;j<=5;j+=2)
            {
                f[i][j] = f[i-1][j];
                if(j > 1&& i>=2&&f[i-1][j-1]!=INT_MIN)
                {
                    f[i][j] = max(f[i][j],f[i-1][j-1] + prices[i-1] - prices[i-2]);
                }
            }

            //阶段2,4
            for(int j = 2;j<=5;j+=2)
            {
                f[i][j] = f[i-1][j-1];
                if(i>=2&&f[i-1][j]!=INT_MIN)
                {
                    f[i][j] = max(f[i][j],f[i-1][j]+prices[i-1]-prices[i-2]);
                }
            }
        }
        return max(f[n][1],max(f[n][3],f[n][5]));
    }
};

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