题目

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:prices = [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:prices = [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:prices = [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。

示例 4:

输入:prices = [1]
输出:0

提示:

  • 1 <= prices.length <= 105
  • 0 <= prices[i] <= 105

解答

  1. 动态规划

这道题是需要我们计算在最多进行两次买卖的情况下,所能获得的最大利润。我们可以定义四个状态分别为:

  • buy1表示第一次买入时的最大收益;
  • sell1表示第一次卖出时的最大收益;
  • buy2表示第二次买入时的最大收益;
  • sell2表示第二次卖出时的最大收益。

对于这四个状态,我们可以使用动态规划算法进行求解。具体地,对于第i天的情况,我们有以下状态转移方程:

buy1 = max(buy1, -prices[i]);    //第一次买入的最大收益,可以选择不进行或进行
sell1 = max(sell1, buy1 + prices[i]);  //第一次卖出的最大收益,可以选择不进行或进行
buy2 = max(buy2, sell1 - prices[i]);  //第二次买入的最大收益,可以选择不进行或进行
sell2 = max(sell2, buy2 + prices[i]); //第二次卖出的最大收益,可以选择不进行或进行

其中,buy1buy2的更新都使用上一次买入的最大收益减去当前股票价格来更新,因为如果当前的股票价格越低,那么买入的收益也就越大。而对于sell1sell2的更新则使用上一次的买入收益加上当前股票价格来更新,因为如果当前的股票价格越高,那么卖出的收益也就越大。

最后,我们的最大收益就是第二次卖出时的最大收益sell2

class Solution {
public:
    int maxProfit(vector<int>& prices) {
        int buy1 = -prices[0], sell1 = 0, buy2 = -prices[0], sell2 = 0;
        for(int i = 1; i < prices.size(); i++){
            // 第一次买入的最大收益,可以选择不进行或进行
            buy1 = max(buy1, -prices[i]);
            // 第一次卖出的最大收益,可以选择不进行或进行
            sell1 = max(sell1, buy1 + prices[i]);
            // 第二次买入的最大收益,可以选择不进行或进行
            buy2 = max(buy2, sell1 - prices[i]);
            // 第二次卖出的最大收益,可以选择不进行或进行
            sell2 = max(sell2, buy2 + prices[i]);
        }
        // 返回第二次卖出时的最大收益
        return sell2;
    }
};

时间复杂度:O(n),其中n是股票的天数,只需要遍历一遍数组即可求解。

空间复杂度:O(1),使用了常数个变量来存储状态。