Python中链表的最大子序和(Maximum Subarray)查找

2023-04-11 00:00:00 查找 链表 大子

链表的最大子序和指的是在一个链表中,找到一段连续的子序列,使得子序列中的元素和最大。比如,对于链表[−2,1,−3,4,−1,2,1,−5,4],其最大子序和为6,由子序列[4,−1,2,1]构成。

要解决这个问题,可以使用动态规划的思想。定义一个状态数组dp[i]表示以第i个元素为结尾的最大子序和,初始值为dp[0]=链表中第一个元素的值。从第二个元素开始遍历链表,如果前一个元素所代表的序列的和为正数,那么dp[i]=dp[i-1]+当前元素的值。否则,dp[i]=当前元素的值。每次更新dp数组时都记录下来最大值,最后返回最大值即为所求的最大子序和。

下面是Python代码实现:

class ListNode:
    def __init__(self, val=0, next=None):
        self.val = val
        self.next = next

def maxSubArray(head: ListNode) -> int:
    if not head:
        return 0
    curr_sum, max_sum = head.val, head.val
    node = head.next
    while node:
        if curr_sum > 0:
            curr_sum += node.val
        else:
            curr_sum = node.val
        max_sum = max(max_sum, curr_sum)
        node = node.next
    return max_sum

我们定义一个ListNode类来表示链表中的节点,maxSubArray函数的输入参数是链表头节点,返回最大子序和。在函数中,我们首先处理特殊情况,如果链表为空,则最大子序和为0;否则,定义curr_sum和max_sum分别表示当前子序列的和和历史最大子序和。由于链表从头节点开始遍历,所以我们从头节点开始处理。如果当前子序列的和为正数,说明可以继续扩展子序列,否则从当前元素开始重新计算子序列和。每次更新完curr_sum后,我们记录下历史最大值max_sum,并继续向前遍历链表,直到遍历完整个链表。最后返回max_sum即可。

下面是一个样例演示:

head = ListNode(-2, ListNode(1, ListNode(-3, ListNode(4, ListNode(-1, ListNode(2, ListNode(1, ListNode(-5, ListNode(4)))))))))
print(maxSubArray(head)) # output: 6

我们创建一个包含9个元素的链表,然后调用maxSubArray函数,可以得到最大子序和为6,符合预期。

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