# [123] 买卖股票的最佳时机 III

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。

这道题略显复杂,虽然看上去与股票交易的前两道题差不多,但实际上,限制了可交易次数,代表了我们无法简单地判断当天是否进行交易决策,要根据历史决策来决定。

因此这里我们可以设计三个变量,第几天、最大交易次数、当天是否持有股票。

通过这三个变量来建立三维 dp 数组。

通过题意,我们首先需要确定状态转移方程。

我们可以将情况分成当天持有股票,以及当天未持有股票两种情况。

当天持有股票时,最大利润为下列两种情况之一的较大值:

  1. 前一天已经持有股票,今天继续持有。利润保持一致。
  2. 前一天未持有股票,今天买入,则交易次数-1,利润减少当天买入价格

当天未持有股票时,最大利润为下列两种情况之一的较大值:

  1. 前一天时已经未持有股票。利润保持一致。
  2. 前一天持有,今天卖出,利润加上当天卖出价格

再来确定 base case。当存在可交易次数时,第 0 天时, 无论可交易次数为多少,未持有股票时,收益一定为 0;若决定持有股票,则当天进行了买入,收益为 -prices[0]。

最后的返回结果为:在当前可交易次数情况下,最后一天且未持有股票时的利益最大值(最后一天一定是未持有股票时收益最大)。

function maxProfit(prices: number[]): number {
  const len = prices.length;
  const cnt = 2;
  // 三维 dp 数组,分别对应三个变量:
  // i: 第几天
  // j:最大交易次数
  // k:当天是否持有股票
  const dp = Array(len)
    .fill(0)
    .map(x =>
      Array(cnt + 1)
        .fill(0)
        .map(x => Array(2).fill(0))
    );

  // base case
  // 存在可交易次数时,第 0 天时未持有股票,收益为 0;
  // 若决定持有股票,则当天进行买入,收益为 -prices[0]
  for (let j = 1; j <= cnt; j++) {
    dp[0][j][0] = 0;
    dp[0][j][1] = -prices[0];
  }

  for (let i = 1; i < len; i++) {
    for (let j = 1; j <= cnt; j++) {
      // 若当天选择不持有股票,则最大利润为下列两种情况之一的较大值:
      // 前一天时已经未持有股票。利润保持一致。
      // 前一天持有,今天卖出,利润加上当天卖出价格
      dp[i][j][0] = Math.max(dp[i - 1][j][0], dp[i - 1][j][1] + prices[i]);

      // 若当天选择持有,则最大利润为下列两种情况之一的较大值:
      // 前一天已经持有股票,今天继续持有。利润保持一致。
      // 前一天未持有股票,今天买入,则交易次数-1,利润减少当天买入价格
      dp[i][j][1] = Math.max(dp[i - 1][j][1], dp[i - 1][j - 1][0] - prices[i]);
    }
  }

  // 最后一天一定是未持有股票时收益最大
  return dp[len - 1][cnt][0];
}