121. 买卖股票的最佳时机
给定一个数组 prices ,它的第 i 个元素 prices[i] 表示一支给定股票第 i 天的价格。
你只能选择 某一天 买入这只股票,并选择在 未来的某一个不同的日子 卖出该股票。设计一个算法来计算你所能获取的最大利润。
返回你可以从这笔交易中获取的最大利润。如果你不能获取任何利润,返回 0 。

示例 1: 输入:[7,1,5,3,6,4] 输出:5 解释:在第 2 天(股票价格 = 1)的时候买入,在第 5 天(股票价格 = 6)的时候卖出,最大利润 = 6-1 = 5 。 注意利润不能是 7-1 = 6, 因为卖出价格需要大于买入价格;同时,你不能在买入前卖出股票。

示例 2: 输入:prices = [7,6,4,3,1] 输出:0 解释:在这种情况下, 没有交易完成, 所以最大利润为 0。

提示:

  • 1 <= prices.length <= 105
  • 0 <= prices[i] <= 104

方法

暴力法

⭐️ 贪心

因为股票就买卖一次,那么贪心的想法很自然就是取最左最小值,取最右最大值,那么得到的差值就是最大利润。

  1. const maxProfit = (prices) => {
  2. let low = Number.MAX_VALUE;
  3. let result = 0;
  4. for (let price of prices) {
  5. low = Math.min(low, price); // 取最左最小价格
  6. result = Math.max(result, price - low); // 直接取最大区间利润
  7. }
  8. return result;
  9. }

复杂度分析

  • 时间复杂度:O(n)
  • 空间复杂度:O(1)

动态规划

方法1

动态规划五部曲分析:
1、确定dp数组(dp table)以及下标的含义
dp[i][0] 表示第i天持有股票所得最多现金 ,这里可能有同学疑惑,本题中只能买卖一次,持有股票之后哪还有现金呢?
其实一开始现金是0,那么加入第i天买入股票现金就是 -prices[i], 这是一个负数。
dp[i][1] 表示第i天不持有股票所得最多现金
注意这里说的是“持有”,“持有”不代表就是当天“买入”!也有可能是昨天就买入了,今天保持持有的状态
2、确定递推公式
(1)如果第i天持有股票即dp[i][0], 那么可以由两个状态推出来

  • 第i-1天就持有股票,那么就保持现状,所得现金就是昨天持有股票的所得现金 即:dp[i - 1][0]
  • 第i天买入股票,所得现金就是买入今天的股票后所得现金即:-prices[i]

那么dp[i][0]应该选所得现金最大的,所以dp[i][0] = max(dp[i - 1][0], -prices[i]);
(2)如果第i天不持有股票即dp[i][1], 也可以由两个状态推出来

  • 第i-1天就不持有股票,那么就保持现状,所得现金就是昨天不持有股票的所得现金 即:dp[i - 1][1]
  • 第i天卖出股票,所得现金就是按照今天股票佳价格卖出后所得现金即:prices[i] + dp[i - 1][0]

同样dp[i][1]取最大的,dp[i][1] = max(dp[i - 1][1], prices[i] + dp[i - 1][0]);
这样递归公式我们就分析完了
3、dp数组如何初始化
由递推公式 dp[i][0] = max(dp[i - 1][0], -prices[i]); 和 dp[i][1] = max(dp[i - 1][1], prices[i] + dp[i - 1][0]);可以看出
其基础都是要从dp[0][0]和dp[0][1]推导出来。
那么dp[0][0]表示第0天持有股票,此时的持有股票就一定是买入股票了,因为不可能有前一天推出来,所以dp[0][0] -= prices[0];
dp[0][1]表示第0天不持有股票,不持有股票那么现金就是0,所以dp[0][1] = 0;
4、确定遍历顺序
从递推公式可以看出dp[i]都是有dp[i - 1]推导出来的,那么一定是从前向后遍历。
5、举例推导dp数组
以示例1,输入:[7,1,5,3,6,4]为例,dp数组状态如下:

image.png
dp[5][1]就是最终结果。
为什么不是dp[5][0]呢?
因为本题中不持有股票状态所得金钱一定比持有股票状态得到的多!

  1. const maxProfit = prices => {
  2. const len = prices.length;
  3. // 创建dp数组
  4. const dp = new Array(len).fill([0, 0]);
  5. // dp数组初始化
  6. dp[0] = [-prices[0], 0];
  7. for (let i = 1; i < len; i++) {
  8. // 更新dp[i]
  9. dp[i] = [
  10. Math.max(dp[i - 1][0], -prices[i]),
  11. Math.max(dp[i - 1][1], prices[i] + dp[i - 1][0]),
  12. ];
  13. }
  14. return dp[len - 1][1];
  15. };

复杂度分析

  • 时间复杂度:O(n)
  • 空间复杂度:O(n)

方法2

从递推公式可以看出,dp[i]只是依赖于dp[i - 1]的状态。

  1. dp[i][0] = max(dp[i - 1][0], -prices[i]);
  2. dp[i][1] = max(dp[i - 1][1], prices[i] + dp[i - 1][0]);

那么我们只需要记录 当前天的dp状态和前一天的dp状态就可以了,可以使用滚动数组来节省空间,代码如下:
复杂度分析

  • 时间复杂度:O(n)
  • 空间复杂度:O(1)