• 1/2/5组合问题


    如何利用数学思想解1/2/5组合问题

     

    http://blog.csdn.net/sailor_8318/archive/2008/10/22/3120812.aspx

     

    华为笔试题:写一个程序, 要求功能:求出用1,2,5这三个数不同个数组合的和为100组合个数。如:100个1是一个组合,5个1加19个5是一个组合。。。。

    答案:最容易想到的算法是:

    设x是1的个数,y是2的个数,z是5的个数,number是组合数

    x+2*y+5*z = 100 求这个方程解的个数number

    注意到0<=x<=100,0<=y<=50,0<=z=20,所以可以编程为:

    number=0;

    for (x=0; x<=100; x++)

      for (y=0; y<=50; y++)

          for (z=0; z<=20; z++)

              if ((x+2*y+5*z)==100)

                  number++;

    cout<<number<<endl;

    最容易想到的是上述三重循环,循环100*50*20次,最低效的算法

     

    事实上,这个题目是一道明显的数学问题,而不是单纯的编程问题。我的解法如下:

    因为x+2y+5z=100

    所以x+2y=100-5z,且z<=20 x<=100 y<=50

    所以(x+2y)<=100(x+5z)是偶数

    对z作循环(因为z的范围最小,循环优化问题,最外层循环次数要小,避免过多流水断裂,求x的可能值如下(x的取值种数就代表了最终解的个数,对于某个z,x定了后y自动确定):

    z=0, x=100, 98, 96, ... 0

    z=1, x=95, 93, ..., 1

    z=2, x=90, 88, ..., 0

    z=3, x=85, 83, ..., 1

    z=4, x=80, 78, ..., 0

    ......

    z=19, x=5, 3, 1

    z=20, x=0

     

    因此,组合总数为100以内的偶数+95以内的奇数+90以内的偶数+...+5以内的奇数+1,

    即为:(51+48)+(46+43)+(41+38)+(36+33)+(31+28)+(26+23)+(21+18)+(16+13)+(11+8)+(6+3)+1

    某个偶数m以内的偶数个数(包括0)可以表示为m/2+1=(m+2)/2,某个奇数m以内的奇数个数也可以表示为(m+2)/2

     

    所以,求总的组合次数可以编程为:

    number=0;

    for (int m=0;m<=100;m+=5)

    {

    number+=(m+2)/2;

    }

    cout<<number<<endl;

    这个程序,只需要循环21次, 两个变量,就可以得到答案,比上面的那个程序高效了许多倍----只是因为作了一些简单的数学分析

     

    这再一次证明了:计算机程序=数据结构+算法,而且算法是程序的灵魂,对任何工程问题,当用软件来实现时,必须选取满足当前的资源限制,用户需求限制,开发时间限制等种种限制条件下的最优算法。而绝不能一拿到手,就立刻用最容易想到的算法编出一个程序了事——这不是一个专业的研发人员的行为

     

    那么,那种最容易想到的算法就完全没有用吗?不,这种算法正好可以用来验证新算法的正确性,在调试阶段,这非常有用。在调试阶段,对一些重要的需要好的算法来实现的程序,而这种好的算法又比较复杂时,同时用容易想到的算法来验证这段程序,如果两种算法得出的结果不一致(而最容易想到的算法保证是正确的),那么说明优化的算法出了问题,需要修改。

    可以举例表示为:

    #ifdef DEBUG // 发布版本将自动取消simple的编译,条件编译,减少代码空间

    int simple();

    #end if

    int optimize();

    ......

    in a function:

    {

    result=optimize();

    ASSERT(result==simple());      // ASSERT宏只在debug版本有效,release版本其定义为空

    }

     

    这样在调试阶段,如果简单算法和优化算法的结果不一致,就会打出断言。同时,在程序的发布版本,却不会包含笨重的simple()函数。任何大型工程软件都需要预先设计良好的调试手段,而这里提到的就是一种有用的方法

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/yuaqua/p/2285531.html
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