题目描述
思路解析
一句话答案:LeetCode 1746 经过一次操作后的最大子数组和:必须把一个元素平方一次,求最大子数组和。在 Kadane 上加一维状态,no 记未用平方、yes 记已用平方的最大段和,答案只看 yes,时间 O(n)、空间 O(1)。
必须挑一个元素平方,最大子数组和会怎么变
给一个整数数组 nums,必须挑恰好一个元素平方一次,再在改后数组里找一段非空连续子数组,让和最大。题面 nums=[2,-1,-4,-3],把 -4 平方成 16、取 [2,-1,16],和是 17。哪怕平方不划算,『必须』也得用掉这次操作。
枚举『平方哪个元素』,为什么要跑 n 遍扫描
『平方哪个元素』有 n 种选法:固定平方第 k 个,跑一遍普通最大子数组和,取最好。每种都要重扫数组,一趟 O(n)(大 O 记号,记操作数随数据量怎么涨),合计 O(n²)。这 n 遍只差平方位置,大量子段和被反复重算,该一遍扫描把两种情形一起管住。
两个状态 no 和 yes,各自记的是什么
关键是给『平方用没用掉』单独记账。开两个状态(DP,即动态规划,把『以第 i 位结尾、平方用/没用过的最大和』记下来后面直接接着用):no 记以当前元素结尾、还没用平方的最大子段和,yes 同样以它结尾、但已用掉平方。拆开是因为『用没用过』决定还有没有资格再平方。题目必须平方,答案只从 yes 挑。
yes 为什么要在三条来路里挑最大
no 好办:以当前元素 x 结尾、不用平方,接前一段(no+x)或从 x 另起取大,这就是 Kadane(最大子数组和的经典扫法,每步只决定接前面还是另起)。yes 得盯『平方花在哪』,三条来路:平方早用在更前面,是 yes+x;平方正用在 x、前面接一段没平方的干净段,是 old_no + x²;平方用在 x 且前面不接,是 x²。取最大即新 yes。
第二、三条的 old_no 是命门:必须取『更新 no 之前』的旧值,每轮先存旧值再更新 no。
拿 [2,-1,-4,-3] 把两条账逐个元素填出来
起手 no=0(no 起手 0 是因为它允许空前缀、且答案不看 no),yes 和 ans 设成极小(还没有合法已平方段)。读 2:old_no=0,no=max(0+2, 2)=2,yes=max(极小+2, 0+4, 4)=4,ans=4。读 -1:old_no=2,no=max(2-1, -1)=1,yes=max(4-1, 2+1, 1)=3,ans 仍 4。读 -4:old_no=1,no=max(1-4, -4)=-3,yes=max(3-4, 1+16, 16)=17(平方花在 -4),ans 刷成 17。读 -3:old_no=-3,no=max(-3-3, -3)=-3,yes=max(17-3, -3+9, 9)=14,没超过 ans。扫完 ans=17,对上题面。
更新 yes 时用了刚改过的 no,这个数为什么被算了两次
病根在时序:old_no + x² 要的是『x 还没进账』的 no;先更新再配,x 被平方项和普通项各吃一次,yes 凭空变大。
复杂度:一趟循环,每元素几次比较加法,时间 O(n);只留 no、yes、ans、old_no 几个变量轮换(只留最近用得上的值、覆盖旧的,叫滚动),空间 O(1)。答案只能取 yes 的全程最大——顺手返回 no 等于允许不平方,[2,-1,-4,-3] 会答成 2。单元素同样逃不掉:只有一个 -3 时答案是 9、不是 -3。
▶ 动画逐步走查(文字版)——想跟着上方动画一帧帧对照就展开
记住「no 是普通最大子段和,yes 是已用平方的最大子段和,yes 取三种来法的最大」,下面每一帧都在套它。
读第 0 个 2。先更新 no(没用平方的最大子段和):从 2 自己重开更划算,no=2。
更新 yes:把 2 平方成 4 最划算,yes=4(红色标出被平方的元素)。刷新 ans=4。
读第 1 个 -1。先更新 no(没用平方的最大子段和):接在前面后面更划算,no=2+-1=1。
更新 yes:平方留在更早的位置、当前元素正常加进来更划算,yes=3。没超过 ans=4。
读第 2 个 -4。先更新 no(没用平方的最大子段和):接在前面后面更划算,no=1+-4=-3。
更新 yes:把 -4 平方成 16 最划算,yes=17(红色标出被平方的元素)。刷新 ans=17。
读第 3 个 -3。先更新 no(没用平方的最大子段和):从 -3 自己重开更划算,no=-3。
更新 yes:平方留在更早的位置、当前元素正常加进来更划算,yes=14。没超过 ans=17。
读第 4 个 1。先更新 no(没用平方的最大子段和):从 1 自己重开更划算,no=1。
更新 yes:平方留在更早的位置、当前元素正常加进来更划算,yes=15。没超过 ans=17。
读第 5 个 -5。先更新 no(没用平方的最大子段和):接在前面后面更划算,no=1+-5=-4。
更新 yes:把 -5 平方成 25 最划算,yes=26(红色标出被平方的元素)。刷新 ans=26。
读第 6 个 2。先更新 no(没用平方的最大子段和):从 2 自己重开更划算,no=2。
更新 yes:平方留在更早的位置、当前元素正常加进来更划算,yes=28。刷新 ans=28。
读第 7 个 3。先更新 no(没用平方的最大子段和):接在前面后面更划算,no=2+3=5。
更新 yes:平方留在更早的位置、当前元素正常加进来更划算,yes=31。刷新 ans=31。
读第 8 个 -2。先更新 no(没用平方的最大子段和):接在前面后面更划算,no=5+-2=3。
更新 yes:平方留在更早的位置、当前元素正常加进来更划算,yes=29。没超过 ans=31。
读第 9 个 4。先更新 no(没用平方的最大子段和):接在前面后面更划算,no=3+4=7。
更新 yes:平方留在更早的位置、当前元素正常加进来更划算,yes=33。刷新 ans=33。
扫完全程,最优是绿色这段 [下标 4..9],其中把红色的 nums[5]=-5 平方成 25,整段和 = 33。一遍扫描、两个状态就锁定了答案。
边界先想清:单元素也要平方;负数平方常常是最优。
认出「Kadane + 一维操作状态」这个母题,一类题通吃。
参考代码
from typing import Listclass Solution: def maxSumAfterOperation(self, nums: List[int]) -> int: no = 0 yes = -10**30 ans = -10**30 for x in nums: old_no = no no = max(no + x, x) yes = max(yes + x, old_no + x * x, x * x) ans = max(ans, yes) return ans复杂度
- 时间:O(n),扫一遍数组
- 空间:O(1),只用 no、yes、ans 三个变量
易错点
面试追问把动画讲成自己的话
追问这和普通最大子数组和(Kadane / LC53)什么关系?
追问如果是“最多平方一次”而非“必须平方一次”呢?
这道题到这就讲完了。动画和文字是同一套思路——别光看,关掉页面自己默写一遍。然后顺着主线继续:
任意子数组和的绝对值的最大值
LeetCode 1749 · 中等 · 沿着 动态规划套路 继续往下推进
把这道题真正学会,再走
图解算法年卡 ¥99 /年
- ✓本题每步动画的吴师兄语音讲解(全站陆续覆盖)
- ✓小欧带 8 步通关训练——追问到不看答案也能写对、能 30 秒讲给面试官听
- ✓学习报告,记录每道题的掌握程度
76k+ GitHub Star · 吴师兄开源图解算法,几十万开发者在看的算法讲解
想成体系刷透这类套路?去图解算法专题