每日一题——买卖股票的最佳时机

news2025/3/20 6:11:33

买卖股票的最佳时机

- 问题描述
- - 示例
  - - 示例 1
    - 示例 2
  - 提示
- 问题分析
- - 难点分析
- 算法设计
- - 思路
- 代码实现
- 复杂度分析
- 测试用例
- - 测试用例 1
  - 测试用例 2
  - 测试用例 3
- 总结

问题描述

给定一个数组 prices，其中第 i 个元素 prices[i] 表示一支给定股票在第 i 天的价格。你可以选择某一天买入这只股票，并选择在未来的某一天卖出该股票。设计一个算法来计算你所能获取的最大利润。如果无法获取利润，则返回 0。

示例

示例 1

输入：prices = [7,1,5,3,6,4]
输出：5
解释：在第 2 天（股票价格 = 1）买入，在第 5 天（股票价格 = 6）卖出，最大利润为 6 - 1 = 5。注意，利润不能是 7 - 1 = 6，因为卖出价格必须大于买入价格。

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，因此最大利润为 0。

提示

1 <= prices.length <= 10^5
0 <= prices[i] <= 10^4

问题分析

这是一个经典的股票交易问题，目标是找到一个买入点和一个卖出点，使得利润最大化。根据题意，买入点必须在卖出点之前。

难点分析

如何快速找到最低买入点和最高卖出点：
- 如果直接使用暴力解法（两层循环遍历所有可能的买入和卖出点），时间复杂度会达到 (O(n^2))，在大规模数据下效率很低。
- 可以通过一次遍历解决问题，利用动态规划的思想，记录到目前为止的最低买入价格，并计算当前价格与最低买入价格的差值，更新最大利润。
边界条件处理：
- 如果数组为空或只有一个元素，无法完成交易，直接返回 0。

算法设计

思路

初始化变量：
- min：记录到目前为止的最低买入价格，初始值为 prices[0]。
- result：记录到目前为止的最大利润，初始值为 0。
一次遍历：
- 遍历数组 prices，从第 2 天开始（索引为 1）。
- 对于每一天的价格：
  - 计算当前价格与最低买入价格的差值，更新最大利润。
  - 如果当前价格低于最低买入价格，则更新最低买入价格。
返回结果：
- 遍历结束后，result 即为最大利润。

代码实现

以下是完整的 C 语言代码实现：

int maxProfit(int* prices, int pricesSize) {
    if (pricesSize <= 1) {
        return 0; // 如果数组为空或只有一个元素，无法完成交易
    }

    int min = prices[0]; // 初始化最低买入价格为第一天的价格
    int result = 0; // 初始化最大利润为0

    for (int i = 1; i < pricesSize; i++) {
        // 更新最大利润
        result = (prices[i] - min) > result ? (prices[i] - min) : result;

        // 更新最低买入价格
        if (prices[i] < min) {
            min = prices[i];
        }
    }

    return result; // 返回最大利润
}