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子矩阵最大和(子数组最大和问题)

子矩阵最大和(子数组最大和问题)

作者: futurehau | 来源:发表于2016-08-14 14:22 被阅读225次

给定一个无序矩阵,其中元素可正,可负,可0,求子矩阵的最大和

[原型]http://www.jianshu.com/writer#/notebooks/5320868/notes/5142304

思路:

  1. 首先暴力是可以解决的。复杂度为O(n6)。(确定左上点后,右下方点的数量级n2,可以作为左上角点的点的数量n2,所以子矩阵的数量O(n4),然后需要求解每个子矩阵的和O(n2),所以O(n6))
  2. 接下来讲解一个O(n^3)的解法,碉堡了。

算法步骤

  1. 两层for循环实现。res记录最大累加和。首先由第一行求出这个子数组的最大累加和,然后第二行加到第一行上,同理求解加上去之后的子数组最大累加和,这个过程知道最后一行。
  2. 然后不用管第一行了,从第二行开始,同理先求第二行,然后第三行加到第二行上,。。。,最后一行加到第二行上的最大累加和
  3. 然后第三方开始,第四行开始。。。直到最后一行开始。搞定
    过程中注意更新全局最大res。

算法原理

第一行:3 2  1  4
第二行:6 5 -1  1
累加和:9 7  0  5
如上所示,假如我能求得行累加和数组的最大累加和,那么这个最大累加和就是必须包含两行的最大累加和
(你实际上是在选择列),那么回到这个问题,
假设原数组为:
3 2  1  4
6 5 -1  1
3 -3 -4 6

我们首先求1行; 1,2行累上;1 2 3行类上的最大累加和,2 行;2 3行累上的最大累加和3行最大累加和 
这些子矩阵的累加和,那么最后求得的最大就是原矩阵的子数组的最大累加和。
(子数组行是不可分离的,任何一个子矩阵必然包含某几个连着的行,我们上面的解法把所有的情况都考虑到)

这样选行是O(n^2),选列为O(n),搞定。

代码

public static int maxSum(int[][] arr){
        if(arr==null||arr.length==0||arr[0].length==0)
            return 0;
        int res=Integer.MIN_VALUE;
        int cur;
        int[] h=null;
        for(int i=0;i<arr.length;i++){
            h=new int[arr[i].length];
            for(int j=i;j<arr.length;j++){
                cur=0;
                for(int k=0;k<arr[j].length;k++){
                        h[k]+=arr[j][k];
                        cur+=h[k];
                        res=Math.max(cur,res);
                        cur=cur<0?0:cur;
                }
            }
        }
        return res;
}

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