前往小程序,Get更优阅读体验!
立即前往
首页
学习
活动
专区
工具
TVP
发布
社区首页 >专栏 >算法:Solutions for the Maximum Subsequence Sum Problem

算法:Solutions for the Maximum Subsequence Sum Problem

作者头像
s1mba
发布2018-01-03 17:48:42
5560
发布2018-01-03 17:48:42
举报
文章被收录于专栏:开发与安全开发与安全

The maximum subarray problem is the task of finding the contiguous subarray within a one-dimensional array of numbers (containing at least one positive number) which has the largest sum. For example, for the sequence of values −2, 1, −3, 4, −1, 2, 1, −5, 4; the contiguous subarray with the largest sum is 4, −1, 2, 1, with sum 6. --from wiki

下面我们分析四种算法的时间性能,由于运行时间相差较大,我们分成两组进行对比:

环境:ubuntu 12.04

时间单位:ms

时间性能:presume that the input is preread

第一组:输入数据元素个数2000

代码语言:cpp
复制
/*************************************************************************
    > File Name: algorithm1.c
    > Author: Simba
    > Mail: dameng34@163.com
    > Created Time: 2012年12月24日 星期一 22时41分56秒
 ************************************************************************/

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<time.h>
#include<sys/time.h>

int maxsubsum1(const int a[], int n)
{
    int thissum, maxsum, i, j, k;

    maxsum = 0;
    for (i = 0; i < n; i++)
    {
        for (j = i; j < n; j++)
        {
            thissum = 0;
            for (k = i; k <= j; k++)
                thissum += a[k];

            if (thissum > maxsum)
                maxsum = thissum;
        }
    }
    return maxsum;
}

int maxsubsum2(const int a[], int n)
{
    int thissum, maxsum, i, j;

    maxsum = 0;
    for (i = 0; i < n; i++)
    {
        thissum = 0;
        for (j = i; j < n; j++)
        {
            thissum += a[j];

            if (thissum > maxsum)
                maxsum = thissum;
        }
    }
    return maxsum;
}

long GetTickCount(void)
{
    struct timeval tv;

    gettimeofday(&tv, NULL);

    return (tv.tv_sec * 1000 + tv.tv_usec / 1000);
}

int main(void)
{
    int i, n = 2000;
    int *ptr = malloc(sizeof(int) * n);
    srand(time(NULL));
    for (i = 0; i < n; i++)
        ptr[i] = rand() % 50 - 25;
    // adopt algorithm  1
    unsigned int utimecost = GetTickCount();
    int result = maxsubsum1(ptr, n);
    utimecost = GetTickCount() - utimecost;
    printf("max subsequence sum is %d, time cost %d\n", result, utimecost);

    // adopt algorithm  2
    utimecost = GetTickCount();
    result = maxsubsum2(ptr, n);
    utimecost = GetTickCount() - utimecost;
    printf("max subsequence sum is %d, time cost %d\n", result, utimecost);

    free(ptr);

    return 0;
}

输出为:

max subsequence sum is 275, time cost 4423 max subsequence sum is 275, time cost 6

第二组:输入数据元素个数 1000000

代码语言:cpp
复制
/*************************************************************************
    > File Name: divide_conquer.c
    > Author: Simba
    > Mail: dameng34@163.com
    > Created Time: 2012年12月24日 星期一 23时24分41秒
 ************************************************************************/

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<time.h>
#include <sys/time.h> /* struct timeval, gettimeofday(), struct itimerval, setitimer(), ITIMER_REAL */

int divide_conquer(int arr[], int start, int end)
{
    if(start == end)
        return (arr[start] > 0 ? arr[start] : 0);

    int mid = (start + end) / 2;
    int max_left = divide_conquer(arr, start, mid);
    int max_right = divide_conquer(arr, mid + 1, end);
    // mid subsequence

    int max_left_border = 0;
    int tmp_sum = 0;
    int i;

    for(i = mid; i >= start; i--)
    {
        tmp_sum += arr[i];
        if(tmp_sum > max_left_border)
            max_left_border = tmp_sum;
    }

    int max_right_border = 0;
    tmp_sum = 0;
    for(i = mid + 1; i <= end; i++)
    {
        tmp_sum += arr[i];
        if(tmp_sum > max_right_border)
            max_right_border = tmp_sum;
    }

    int max_mid = max_left_border + max_right_border;
    // max subsequence
    int iresult = max_left;
    if(max_right > iresult)
        iresult = max_right;
    if(max_mid > iresult)
        iresult = max_mid;
    return iresult;
}

int maxsubsum3(const int a[], int n)
{
    int j, thissum, maxsum;
    thissum = maxsum = 0;
    for (j = 0; j < n; j++)
    {
        thissum += a[j];

        if (thissum > maxsum)
            maxsum = thissum;
        else if (thissum < 0)
            thissum = 0;
    }

    return maxsum;
}

long GetTickCount(void)
{
    struct timeval tv;

    gettimeofday(&tv, NULL);

    return (tv.tv_sec * 1000 + tv.tv_usec / 1000);
}

int main(void)
{
    int i, n = 1000000;
    int *ptr = malloc(sizeof(int) * n);
    srand(time(NULL));
    for (i = 0; i < n; i++)
        ptr[i] = rand() % 50 - 25;
    // adopt divide_conquer algorithm
    unsigned int utimecost = GetTickCount();
    int result = divide_conquer(ptr, 0, n - 1);
    utimecost = GetTickCount() - utimecost;
    printf("max subsequence sum is %d, time cost %d\n", result, utimecost);
    // adopt algorithm 3
    utimecost = GetTickCount();
    result = maxsubsum3(ptr, n);
    utimecost = GetTickCount() - utimecost;
    printf("max subsequence sum is %d, time cost %d\n", result, utimecost);

    free(ptr);

    return 0;
}

输出为:

max subsequence sum is 2410, time cost 217 max subsequence sum is 2410, time cost 4

分析:

在《data structure and algorithm analysis in c》中有对这四种算法时间性能的分析,依次下来分别是O(n^3),O(n^2),O(nlogn),O(n),即使我们在第二组输入的元素个数是第一组的500倍,第二组的运行时间都要比第一组的小。下图2-2是作者写书时测试的时间列表,显然现在的机器运行得更快。

本文参与 腾讯云自媒体分享计划,分享自作者个人站点/博客。
原始发表:2013-04-27 ,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

本文分享自 作者个人站点/博客 前往查看

如有侵权,请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。

本文参与 腾讯云自媒体分享计划  ,欢迎热爱写作的你一起参与!

评论
登录后参与评论
0 条评论
热度
最新
推荐阅读
领券
问题归档专栏文章快讯文章归档关键词归档开发者手册归档开发者手册 Section 归档