股票买卖问题

src/main/java/algorithm_practice/LeetCode/code100/E121_买卖股票的最佳时机.java

@@ -0,0 +1,65 @@
+package algorithm_practice.LeetCode.code100;
+
+import org.junit.Assert;
+import org.junit.Test;
+
+/*
+给定一个数组，它的第 i 个元素是一支给定股票第 i 天的价格。
+
+如果你最多只允许完成一笔交易（即买入和卖出一支股票一次），设计一个算法来计算你所能获取的最大利润。
+
+注意：你不能在买入股票前卖出股票。
+
+ 
+
+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: [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。
+
+
+来源：力扣（LeetCode）
+链接：https://leetcode-cn.com/problems/best-time-to-buy-and-sell-stock
+著作权归领扣网络所有。商业转载请联系官方授权，非商业转载请注明出处。
+ */
+public class E121_买卖股票的最佳时机 {
+
+    @Test
+    public void testCase() {
+        int[] prices = new int[]{7,1,5,3,6,4};
+        int maxProfit = 5;
+        Assert.assertEquals(maxProfit, maxProfit(prices));
+
+        prices = new int[]{7,6,4,3,1};
+        maxProfit = 0;
+        Assert.assertEquals(maxProfit, maxProfit(prices));
+
+    }
+
+    // 只允许完成一笔交易（即买入和卖出一支股票一次）
+    public int maxProfit(int[] prices) {
+        int n = prices.length;
+        if (n <= 1) {
+            return 0;
+        }
+
+        int[][] dp = new int[n][2];
+        dp[0][0] = 0;
+        dp[0][1] = -prices[0];
+
+        for (int i = 1; i < n; i++) {
+            dp[i][0] = Math.max(dp[i-1][0], dp[i-1][1] + prices[i]);
+            dp[i][1] = Math.max(dp[i-1][1], -prices[i]);
+        }
+
+        return Math.max(dp[n - 1][0], 0);
+    }
+
+}

src/main/java/algorithm_practice/LeetCode/code100/E122_买卖股票的最佳时机2.java

@@ -0,0 +1,75 @@
+package algorithm_practice.LeetCode.code100;
+
+import org.junit.Assert;
+import org.junit.Test;
+
+/*
+给定一个数组，它的第 i 个元素是一支给定股票第 i 天的价格。
+
+设计一个算法来计算你所能获取的最大利润。你可以尽可能地完成更多的交易（多次买卖一支股票）。
+
+注意：你不能同时参与多笔交易（你必须在再次购买前出售掉之前的股票）。
+
+ 
+
+示例 1:
+
+输入: [7,1,5,3,6,4]
+输出: 7
+解释: 在第 2 天（股票价格 = 1）的时候买入，在第 3 天（股票价格 = 5）的时候卖出, 这笔交易所能获得利润 = 5-1 = 4 。
+     随后，在第 4 天（股票价格 = 3）的时候买入，在第 5 天（股票价格 = 6）的时候卖出, 这笔交易所能获得利润 = 6-3 = 3 。
+示例 2:
+
+输入: [1,2,3,4,5]
+输出: 4
+解释: 在第 1 天（股票价格 = 1）的时候买入，在第 5 天 （股票价格 = 5）的时候卖出, 这笔交易所能获得利润 = 5-1 = 4 。
+     注意你不能在第 1 天和第 2 天接连购买股票，之后再将它们卖出。
+     因为这样属于同时参与了多笔交易，你必须在再次购买前出售掉之前的股票。
+示例 3:
+
+输入: [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。
+
+
+来源：力扣（LeetCode）
+链接：https://leetcode-cn.com/problems/best-time-to-buy-and-sell-stock-ii
+著作权归领扣网络所有。商业转载请联系官方授权，非商业转载请注明出处。
+ */
+public class E122_买卖股票的最佳时机2 {
+
+    @Test
+    public void testCase() {
+        int[] prices = new int[]{7,1,5,3,6,4};
+        int maxProfit = 7;
+        Assert.assertEquals(maxProfit, maxProfit(prices));
+
+        prices = new int[]{1,2,3,4,5};
+        maxProfit = 4;
+        Assert.assertEquals(maxProfit, maxProfit(prices));
+
+        prices = new int[]{7,6,4,3,1};
+        maxProfit = 0;
+        Assert.assertEquals(maxProfit, maxProfit(prices));
+
+    }
+
+    public int maxProfit(int[] prices) {
+        int n = prices.length;
+        if (n <= 1) {
+            return 0;
+        }
+
+        int[][] dp = new int[n][2];
+        dp[0][0] = 0;
+        dp[0][1] = -prices[0];
+
+        for (int i = 1; i < n; i++) {
+            dp[i][0] = Math.max(dp[i-1][0], dp[i-1][1] + prices[i]);
+            dp[i][1] = Math.max(dp[i-1][1], dp[i-1][0] - prices[i]);
+        }
+
+        return dp[n-1][0];
+    }
+
+}

src/main/java/algorithm_practice/LeetCode/code100/H123_买卖股票的最佳时机3.java

@@ -0,0 +1,78 @@
+package algorithm_practice.LeetCode.code100;
+
+import org.junit.Assert;
+import org.junit.Test;
+
+/*
+给定一个数组，它的第 i 个元素是一支给定的股票在第 i 天的价格。
+
+设计一个算法来计算你所能获取的最大利润。你最多可以完成 两笔 交易。
+
+注意: 你不能同时参与多笔交易（你必须在再次购买前出售掉之前的股票）。
+
+示例 1:
+
+输入: [3,3,5,0,0,3,1,4]
+输出: 6
+解释: 在第 4 天（股票价格 = 0）的时候买入，在第 6 天（股票价格 = 3）的时候卖出，这笔交易所能获得利润 = 3-0 = 3 。
+     随后，在第 7 天（股票价格 = 1）的时候买入，在第 8 天 （股票价格 = 4）的时候卖出，这笔交易所能获得利润 = 4-1 = 3 。
+示例 2:
+
+输入: [1,2,3,4,5]
+输出: 4
+解释: 在第 1 天（股票价格 = 1）的时候买入，在第 5 天 （股票价格 = 5）的时候卖出, 这笔交易所能获得利润 = 5-1 = 4 。  
+     注意你不能在第 1 天和第 2 天接连购买股票，之后再将它们卖出。  
+     因为这样属于同时参与了多笔交易，你必须在再次购买前出售掉之前的股票。
+示例 3:
+
+输入: [7,6,4,3,1]
+输出: 0
+解释: 在这个情况下, 没有交易完成, 所以最大利润为 0。
+
+
+来源：力扣（LeetCode）
+链接：https://leetcode-cn.com/problems/best-time-to-buy-and-sell-stock-iii
+著作权归领扣网络所有。商业转载请联系官方授权，非商业转载请注明出处。
+ */
+public class H123_买卖股票的最佳时机3 {
+
+    @Test
+    public void testCase() {
+        int[] prices = new int[]{3,3,5,0,0,3,1,4};
+        int maxProfit = 6;
+        Assert.assertEquals(maxProfit, maxProfit(prices));
+
+        prices = new int[]{1,2,3,4,5};
+        maxProfit = 4;
+        Assert.assertEquals(maxProfit, maxProfit(prices));
+
+        prices = new int[]{7,6,4,3,1};
+        maxProfit = 0;
+        Assert.assertEquals(maxProfit, maxProfit(prices));
+
+    }
+
+    public int maxProfit(int[] prices) {
+        int n = prices.length;
+        if (n <= 1) {
+            return 0;
+        }
+
+        int maxK = 2;
+        int[][][] dp = new int[n][maxK+1][2];
+        dp[0][maxK][1] = -prices[0];
+        dp[0][1][1] = -prices[0];
+        dp[0][maxK][0] = 0;
+        dp[0][1][0] = 0;
+
+        for (int i = 1; i < n; i++) {
+            for (int k = maxK; k >= 1; k--) {
+                dp[i][k][0] = Math.max(dp[i - 1][k][0], dp[i - 1][k][1] + prices[i]);
+                dp[i][k][1] = Math.max(dp[i - 1][k][1], dp[i - 1][k - 1][0] - prices[i]);
+            }
+        }
+
+        return dp[n-1][maxK][0];
+    }
+
+}

src/main/java/algorithm_practice/LeetCode/code100/H188_买卖股票的最佳时机4.java

@@ -0,0 +1,133 @@
+package algorithm_practice.LeetCode.code100;
+
+import org.junit.Assert;
+import org.junit.Test;
+
+/*
+给定一个数组，它的第 i 个元素是一支给定的股票在第 i 天的价格。
+
+设计一个算法来计算你所能获取的最大利润。你最多可以完成 k 笔交易。
+
+注意: 你不能同时参与多笔交易（你必须在再次购买前出售掉之前的股票）。
+
+示例 1:
+
+输入: [2,4,1], k = 2
+输出: 2
+解释: 在第 1 天 (股票价格 = 2) 的时候买入，在第 2 天 (股票价格 = 4) 的时候卖出，这笔交易所能获得利润 = 4-2 = 2 。
+示例 2:
+
+输入: [3,2,6,5,0,3], k = 2
+输出: 7
+解释: 在第 2 天 (股票价格 = 2) 的时候买入，在第 3 天 (股票价格 = 6) 的时候卖出, 这笔交易所能获得利润 = 6-2 = 4 。
+     随后，在第 5 天 (股票价格 = 0) 的时候买入，在第 6 天 (股票价格 = 3) 的时候卖出, 这笔交易所能获得利润 = 3-0 = 3 。
+
+
+来源：力扣（LeetCode）
+链接：https://leetcode-cn.com/problems/best-time-to-buy-and-sell-stock-iv
+著作权归领扣网络所有。商业转载请联系官方授权，非商业转载请注明出处。
+ */
+public class H188_买卖股票的最佳时机4 {
+
+    @Test
+    public void testCase() {
+        int[] prices = new int[]{2,4,1};
+        int k = 2;
+        int maxProfit = 2;
+        Assert.assertEquals(maxProfit, maxProfit(k, prices));
+
+        prices = new int[]{3,2,6,5,0,3};
+        k = 2;
+        maxProfit = 7;
+        Assert.assertEquals(maxProfit, maxProfit(k, prices));
+
+        prices = new int[]{1,2,4,2,5,7,2,4,9,0};
+        k = 4;
+        maxProfit = 15;
+        Assert.assertEquals(maxProfit, maxProfit(k, prices));
+
+        prices = new int[]{2,1,4};
+        k = 2;
+        maxProfit = 3;
+        Assert.assertEquals(maxProfit, maxProfit(k, prices));
+
+    }
+
+    /**
+     * 将三维数组 去掉天数维度，优化为 二维数组
+     */
+    public int maxProfit(int maxK, int[] prices) {
+        int n = prices.length;
+        if (n <= 1) {
+            return 0;
+        }
+
+        if (maxK > n / 2) {
+            return maxProfixWithKInfinity(prices);
+        }
+
+        int[][] dp = new int[maxK+1][2];
+
+        for (int k = maxK; k >= 0 ; k--) {
+            dp[k][0] = 0;
+            dp[k][1] = -prices[0];
+        }
+
+        for (int i = 0; i < n; i++) {
+            for (int k = maxK; k >= 1; k--) {
+                // 第 i 天，第 k 次 买入
+                dp[k-1][1] = Math.max(dp[k-1][1], dp[k-1][0] - prices[i]);
+
+                // 第 i 天，第 k 次 卖出
+                dp[k][0] = Math.max(dp[k][0], dp[k-1][1] + prices[i]);
+            }
+        }
+
+        return dp[maxK][0];
+    }
+
+    /**
+     * 最原始的想法 dp数组
+     */
+    public int maxProfit_base(int maxK, int[] prices) {
+        int n = prices.length;
+        if (n <= 1) {
+            return 0;
+        }
+
+        if (maxK > n / 2) {
+            return maxProfixWithKInfinity(prices);
+        }
+
+        int[][][] dp = new int[n][maxK+1][2];
+        for (int k = maxK; k > 0; k--) {
+            dp[0][k][0] = 0;
+            dp[0][k][1] = -prices[0];
+        }
+
+        for (int i = 1; i < n; i++) {
+            for (int k = maxK; k >= 1; k--) {
+                dp[i][k][0] = Math.max(dp[i-1][k][0], dp[i-1][k][1] + prices[i]);
+                dp[i][k][1] = Math.max(dp[i-1][k][1], dp[i-1][k-1][0] - prices[i]);
+            }
+        }
+
+        return dp[n-1][maxK][0];
+    }
+
+    private int maxProfixWithKInfinity(int[] prices) {
+        int n = prices.length;
+
+        int[][] dp = new int[n][2];
+        dp[0][0] = 0;
+        dp[0][1] = -prices[0];
+
+        for (int i = 1; i < n; i++) {
+            dp[i][0] = Math.max(dp[i-1][0], dp[i-1][1] + prices[i]);
+            dp[i][1] = Math.max(dp[i-1][1], dp[i-1][0] - prices[i]);
+        }
+
+        return dp[n-1][0];
+    }
+
+}