每日算法系列【LeetCode 1186】删除一次得到子数组最大和

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题目描述

给你一个整数数组,返回它的某个 非空 子数组(连续元素)在执行一次可选的删除操作后,所能得到的最大元素总和。

换句话说,你可以从原数组中选出一个子数组,并可以决定要不要从中删除一个元素(只能删一次哦),(删除后)子数组中至少应当有一个元素,然后该子数组(剩下)的元素总和是所有子数组之中最大的。

注意,删除一个元素后,子数组 不能为空。

示例1

输入:
arr = [1,-2,0,3]
输出:
4
解释:
我们可以选出 [1, -2, 0, 3],然后删掉 -2,这样得到 [1, 0, 3],和最大。

示例2

输入:
arr = [1,-2,-2,3]
输出:
3
解释:
我们直接选出 [3],这就是最大和。

示例3

输入:
arr = [-1,-1,-1,-1]
输出:
-1
解释:
最后得到的子数组不能为空,所以我们不能选择 [-1] 并从中删去 -1 来得到 0。
我们应该直接选择 [-1],或者选择 [-1, -1] 再从中删去一个 -1。

提示

  • 1 <= arr.length <= 10^5
  • -10^4 <= arr[i] <= 10^4

题解

首先回顾一道很相似的题目,也就是求连续子数组的最大值,并不需要删除元素。

这其实只需要用动态规划就能实现了,也就是计算以 $arr[i]$ 结尾的连续子数组的最大值,记为 $dp[i]$ 。那么它一定要取 $arr[i]$ ,而前面的元素的话,如果 $dp[i-1] > 0$ ,也就是以 $arr[i-1]$ 为结尾的连续子数组最大值大于 0 ,那就加上前面的最大值,否则的话只取 $arr[i]$ 就行了。最终答案就是取所有 $dp[i]$ 中最大的,状态转移方程是:
$$
dp[i] = arr[i] + max(dp[i-1], 0)
$$

回到本题,如果一个元素都不删除的话,那么做法就和上面一模一样。如果删除一个元素的话,那么它的左右两边就分成了两个连续的子数组了。

那么我们假设删除的是 $arr[i]$ ,那么我们只要求左右两边子数组的最大值之和,也就是以 $arr[i-1]$ 结尾和以 $arr[i+1]$ 开头的两个连续子数组的最大值之和。以 $arr[i-1]$ 结尾上面已经求过了,以 $arr[i+1]$ 开头和上面方法类似,从后往前求一遍就行了。这样预处理完两个动态规划数组之后,遍历删除的元素,就能 $O(n)$ 时间内算出最大值。

具体实现的时候,注意到删除的元素是有限制的,其实只需要遍历删除 $arr[1]$ 到 $arr[n-2]$ 就行了,因为删除首尾两个元素的话,剩下来一个子数组,答案已经包含在开始的预处理之中了。

空间方面,从右往左求以 $arr[i]$ 开头的连续子数组最大值的时候,没有必要保存到数组里了,直接用变量保存,然后同时计算删除 $arr[i]$ 之后最大值就行了。

代码

c++

class Solution {
public:
    int maximumSum(vector<int>& arr) {
        int n = arr.size();
        int dp[n];
        dp[0] = arr[0];
        int res = dp[0];
        for (int i = 1; i < n; ++i) {
            dp[i] = arr[i] + max(dp[i-1], 0);
            res = max(res, dp[i]);
        }
        int last = arr[n-1];
        for (int i = n-2; i > 0; --i) {
            res = max(res, dp[i-1]+last);
            last = arr[i] + max(last, 0);
        }
        return res;
    }
};

python

class Solution:
    def maximumSum(self, arr: List[int]) -> int:
        n = len(arr)
        dp = [arr[0]] * n
        for i in range(1, n):
            dp[i] = arr[i] + max(dp[i-1], 0)
        res, last = max(dp), arr[-1]
        for i in range(n-2, 0, -1): 
            res = max(res, dp[i-1]+last)
            last = arr[i] + max(last, 0)
        return res

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