• 整数划分问题(递归法)


    说明一下问题,什么是整数划分?

    • n=m1+m2+...+mi; (其中mi为正整数,并且1 <= mi <= n),则{m1,m2,...,mi}为n的一个划分。
    • 如果{m1,m2,...,mi}中的最大值不超过m,即max(m1,m2,...,mi)<=m,则称它属于n的一个m划分。这里我们记n的m划分的个数为f(n,m);
    • 举个例子,当n=5时我们可以获得以下这几种划分(注意,例子中m>=5)

    5 = 5 
       = 4 + 1 
       = 3 + 2 
       = 3 + 1 + 1 
       = 2 + 2 + 1 
       = 2 + 1 + 1 + 1 
       = 1 + 1 + 1 + 1 + 1

    一、 动态规划解法

    根据n和m的关系,考虑以下几种情况: 
    1. 当n=1时,不论m的值为多少(m>0),只有一种划分即{1}; 
    2. 当m=1时,不论n的值为多少,只有一种划分即n个1,{1,1,1,...,1}; 
    3. 当n=m时,根据划分中是否包含n,可以分为两种情况: 
        (1) 划分中包含n的情况,只有一个即{n}; 
        (2) 划分中不包含n的情况,这时划分中最大的数字也一定比n小,即n的所有(n-1)划分。因此 f(n,n) =1 + f(n,n-1); 
    4. 当n<m时,由于划分中不可能出现负数,因此就相当于f(n,n); 
    5. 但n>m时,根据划分中是否包含最大值m,可以分为两种情况: 
        (1) 划分中包含m的情况,即{m, {x1,x2,...xi}}, 其中{x1,x2,... xi} 的和为n-m,可能再次出现m,因此是(n-m)的m划分,因此这种划分个数为f(n-m, m); 
        (2) 划分中不包含m的情况,则划分中所有值都比m小,即n的(m-1)划分,个数为f(n,m-1);因此 f(n, m) = f(n-m, m)+f(n,m-1);

    综合以上情况,我们可以看出,上面的结论具有递归定义特征,其中(1)和(2)属于回归条件,(3)和(4)属于特殊情况,将会转换为情况(5)。而情况(5)为通用情况,属于递推的方法,其本质主要是通过减小m以达到回归条件,从而解决问题。其递推表达式如下:

    • f(n, m)= 1; (n=1 or m=1)
    • f(n, m)=f(n, n); (n<m)
    • 1+ f(n, m-1); (n=m)
    • f(n-m,m)+f(n,m-1); (n>m)

    据此我们获得了动态规划的代码:

       1:  #include<iostream>
       2:   
       3:  using namespacestd;
       4:   
       5:  int equationCount(intn,intm)
       6:  {
       7:      if(n==1||m==1)
       8:          return 1;
       9:      else if(n<m)
      10:          return equationCount(n,n);
      11:      else if(n==m)
      12:          return 1+equationCount(n,n-1);
      13:      else
      14:          return equationCount(n,m-1)+equationCount(n-m,m);
      15:  }
      16:   
      17:  int main(void)
      18:  {
      19:      in tn;
      20:      while(scanf("%d",&n)!=EOF&&(n>=1&&n<=120))
      21:      {
      22:          printf("%d
    ",equationCount(n,n));
      23:      }
      24:      return 0;
      25:  }

    几个变种:

    (一)要求1,2,3,4..,m中每个数只允许使用一次的时?

    此时我们需要调整我们的状态转换公式。

    f(n-m,m)+f(n,m-1); (n>m) 应该更改为:f(n-m,m-1)+f(n,m-1); (n>m)

    为什呢?因为每个数最多使用一次,f(n-m,m-1)表示我们取了数m,f(n,m-1)表示我们没取,但是无论取不取数m我们以后都不会再次取数m了。

    当然喽,我们还需要调整边界状态:当m=1时,f(n,m)=1;当n=1而m>1时,f(n,m)=0。

    其他不变!

    (二)要求只能取1,2,3,4,..,m中的奇数?(默认m为奇数,如果不是则m=m-1)

    这个呢,我们首先需要调整边界状态:当m=1时,f(n,m)=1;当n=1而m>1时,f(n,m)=0

    其次,我们需要调整状态转换公式:

    f(n-m,m)+f(n,m-1); (n>m) 应该更改为:f(n-m,m)+f(n,m-2); (n>m)

    这是因为我们不能取偶数,故而当m为奇数的时候,m-1为偶数(只能被选择0次),f(n,m-1)=f(n,m-2);

    (三)要求我们所取的 (n=m1+m2+...+mi )中  m1 m2 ... mi连续,比如5=1+4就不符合要求了。

    这个的话,需要做一下转换,留待下一篇文章说明

    注意,一般而言动态规划算法是用非递归从下往上计算的,上述代码采用递归形式只是为了便于理解,真正实现的话最好采用非递归形式。

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/jinhong123/p/7909689.html
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