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分治法-最大子陣列問題

尋找陣列A的和最大的非空連續子陣列。例如:陣列
A = {13, -3, -25, 20, -3, -16, -23, 18, 20, -7, 12, -5, -22, 15, -4, 7}的和最大的連續子陣列為{18, 20, -7, 12},最大和為43,所以{18, 20, -7, 12}就是A的最大子陣列;
陣列{1, -4, 3, -4}的最大子陣列為{3}。

採用分治策略:將陣列分為兩個規模相等的子陣列,分別求子陣列的最大子陣列,以及跨越中點的最大子陣列,然後將左子陣列、右子陣列、跨越中點三種情況的最大子陣列比較取最大值。

Java程式碼實現:

class FindMaximumSubArray
{
public static void main(String[] args) { int[] arr = {13, -3, -25, 20, -3, -16, -23, 18, 20, -7, 12, -5, -22, 15, -4, 7}; SubArray max_subarray = find_maximum_subarray(arr, 0, arr.length - 1); System.out.println("low:" + max_subarray.low + ", high:" + max_subarray.high + ", sum:"
+ max_subarray.sum); } // 查詢最大子陣列 private static SubArray find_maximum_subarray(int[] arr, int low, int high) { if (low == high) { return new SubArray(low, high, arr[low]); } else { int mid = (low + high) / 2; SubArray left = find_maximum_subarray(arr, low, mid);// 遞迴求左子陣列中的最大子陣列
SubArray right = find_maximum_subarray(arr, mid + 1, high);// 遞迴求右子陣列中的最大子陣列 SubArray cross = find_max_crossing_subarray(arr, low, mid, high);// 求跨越中點的最大子陣列 if (left.sum >= right.sum && left.sum >= cross.sum) { return left; } else if (right.sum >= left.sum && right.sum >= cross.sum) { return right; } else return cross; } } // 查詢包含中點的最大子陣列 private static SubArray find_max_crossing_subarray(int[] arr, int low, int mid, int high) { int left_sum = arr[mid]; int max_left = mid; int sum = 0; for (int i = mid; i >= low; i--) {// 左邊最大和 sum += arr[i]; if (sum > left_sum) { left_sum = sum; max_left = i; } } int right_sum = arr[mid + 1]; int max_right = mid + 1; sum = 0; for (int i = mid + 1; i <= high; i++) {// 右邊最大和 sum += arr[i]; if (sum > right_sum) { right_sum = sum; max_right = i; } } return new SubArray(max_left, max_right, left_sum + right_sum); } private static class SubArray { int low; int high; int sum; SubArray(int low, int high, int sum) { this.low = low; this.high = high; this.sum = sum; } } }

該演算法的執行時間為Θ(nlgn)

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