LeetCode 188 & 123:股票买卖问题(限制交易次数)—— 联合题解

LeetCode 188 & 123:股票买卖问题(限制交易次数)------ 联合题解 ✅

📌 题目列表

题号 题目 交易限制
123 买卖股票的最佳时机 III 最多 2 次
188 买卖股票的最佳时机 IV 最多 k 次

📖 内容概要

给定一个数组 prices,其中 prices[i] 表示第 i 天的股价。

你最多可以完成 k 笔交易 (一次买入 + 一次卖出算一笔交易)。

求能获得的最大利润。

✅ 动态规划

✅ 状态机模型

✅ 面试 Hard 题


💡 核心思想(非常重要)

一、状态设计(统一)

text 复制代码
dp[i][j]

含义:

  • i:第 i
  • j:当前处于第几次交易的哪个阶段
j 的奇偶性 含义
奇数 持有股票(买入后)
偶数 不持有股票(卖出后)

二、状态数量

  • 最多 k 次交易
  • 2 × k + 1 个状态

🔁 状态转移(核心)

1️⃣ 持有股票(奇数状态)

java 复制代码
dp[i][j] = max(
    dp[i-1][j],          // 继续持有
    dp[i-1][j-1] - prices[i] // 在第 i 天买入
)

2️⃣ 不持有股票(偶数状态)

java 复制代码
dp[i][j] = max(
    dp[i-1][j],          // 继续不持有
    dp[i-1][j-1] + prices[i] // 在第 i 天卖出
)

✅ 123 题:最多 2 次交易(k = 2)

状态含义

状态 含义
0 第 1 次买入
1 第 1 次卖出
2 第 2 次买入
3 第 2 次卖出

AC 代码(Java)

java 复制代码
class Solution {
    public int maxProfit(int[] prices) {
        int len = prices.length;
        int[][] dp = new int[len][4];

        dp[0][0] = -prices[0];
        dp[0][1] = 0;
        dp[0][2] = -prices[0];
        dp[0][3] = 0;

        for (int i = 1; i < len; i++) {
            dp[i][0] = Math.max(dp[i - 1][0], -prices[i]);
            dp[i][1] = Math.max(dp[i - 1][1], dp[i - 1][0] + prices[i]);
            dp[i][2] = Math.max(dp[i - 1][2], dp[i - 1][1] - prices[i]);
            dp[i][3] = Math.max(dp[i - 1][3], dp[i - 1][2] + prices[i]);
        }
        return dp[len - 1][3];
    }
}

✅ 188 题:最多 k 次交易(通用解)

初始化(非常关键)

java 复制代码
for (int i = 1; i < 2 * k; i += 2) {
    dp[0][i] = -prices[0];
}

含义:

  • 所有"买入状态"初始化为 -prices[0]
  • 所有"卖出状态"初始化为 0

AC 代码(Java)

java 复制代码
class Solution {
    public int maxProfit(int k, int[] prices) {
        int len = prices.length;
        int[][] dp = new int[len][2 * k + 1];

        // 初始化买入状态
        for (int i = 1; i < 2 * k; i += 2) {
            dp[0][i] = -prices[0];
        }

        for (int i = 1; i < len; i++) {
            for (int j = 0; j < 2 * k; j += 2) {
                dp[i][j + 1] = Math.max(
                    dp[i - 1][j + 1],
                    dp[i - 1][j] - prices[i]
                );
                dp[i][j + 2] = Math.max(
                    dp[i - 1][j + 2],
                    dp[i - 1][j + 1] + prices[i]
                );
            }
        }
        return dp[len - 1][2 * k];
    }
}

🔍 两题对比总结

对比项 123(2 次) 188(k 次)
状态数量 固定 4 个 2k + 1 个
初始化 手写 循环
遍历顺序 明确枚举 双层循环
本质 特殊化 泛化

⏱️ 复杂度分析

指标 复杂度
时间复杂度 O(n × k)
空间复杂度 O(n × k)

✅ 一句话总结

股票交易次数受限 = 用奇偶状态表示"买入 / 卖出",k 次交易就是 2k 个状态的状态机 DP。


📌 面试加分点(建议记住)

  • ✅ 为什么用奇偶状态?
  • ✅ 为什么买入状态初始化为负?
  • ✅ 为什么是 dp[i-1][j-1] - price
  • ✅ 和无限次交易的本质区别
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