動態規劃-整數劃分
1.基礎dp 整數劃分:
1.1基礎題目1:輸入一個正數n,輸出所有和為n連續正數序列。
例如輸入15,由於1+2+3+4+5=4+5+6=7+8=15,所以輸出3個連續序列1-5、4-6和7-8。
思路:等差數列的求和,an=a1+k-1 ;(a1+a1+k-1)*k=2*n; 先求出k即找出2*n的因子;
解的集合與 2n的在[2,sqrt(2n)]區間的幾個因子相關。每個因子可能對應一個解-----a1;也可能沒有解;等差數列的性質 假設 a1最小為1,則(a1+a1+k-1)*k/2=(k+1)*k/2;要滿足(k+1)*k不超過2*n;
即解最大為sqrt(2*n)+1;最小為2;k可以理解為等差序列中元素的個數。
虛擬碼:1) 令imax=sqrt(2*n)+1;
2) 令i=2~imax;
3) 如果i可以被(2*n)整除,令temp=2*n-i*i+i;之後判斷如果2*i也可以被temp整除,(說明可以a1有解,即a1= temp/(2*i) );
4) 令start=temp/(2*i);end=start+i-1;
5) 輸出 j=start~end;
6) 迴圈 3)-5)
C語言實現:
#include<stdio.h> #include<math.h> int main() { int n,temp,start,end; while(~scanf("%d",&n)) { int imax=(int)sqrt(n*2)+1; for(int i=2;i<imax;i++) { if((n*2)%i==0) { temp=n*2-i*i+i; if(temp%(i*2)==0) { start=temp/(i*2); end=start+i-1; printf("%d = ",n);//列印輸出 for(int j=start;j<end;j++) printf("%d+",j); printf("%d\n",end); } } } } }
1.1基礎題目2_跳臺階問題(Fibonacci序列)
題目:一個臺階總共有n級,如果一次可以跳1級,也可以跳2級。求總共有多少總跳法,並分析演算法的時間複雜度;
f(1)=1; f(2)=2;f(n)=f(n-1)+f(n-2),(n>2);
//遞迴程式碼
int fib(int n)
{
if(n==1)return 1;
if(n==2)return 2;
return fib(n-1)+fib(n-2);
}
1.1正題——整數劃分
是指把一個正整數n寫成如下形式:
n=m1+m2+...+mi; (其中mi為正整數,並且1 <= mi <= n),則{m1,m2,...,mi}為n的一個劃分。
如果{m1,m2,...,mi}中的最大值不超過m,即max(m1,m2,...,mi)<=m,則稱它屬於n的一個m劃分。這裡我們記n的m劃分的個數為f(n,m);
例如但n=4時,他有5個劃分,{4},{3,1},{2,2},{2,1,1},{1,1,1,1};
注意4=1+3 和 4=3+1被認為是同一個劃分。
該問題是求出n的所有劃分個數,即f(n, n)。
下面我們考慮求f(n,m)的方法;
根據n和m的關係,考慮以下幾種情況:
(1)當 n = 1 時,不論m的值為多少(m > 0 ),只有一種劃分即 { 1 };
(2)當 m = 1 時,不論n的值為多少,只有一種劃分即 n 個 1,{ 1, 1, 1, ..., 1 };
(3)當 n = m 時,根據劃分中是否包含 n,可以分為兩種情況:
(a). 劃分中包含n的情況,只有一個即 { n }
(b). 劃分中不包含n的情況,這時劃分中最大的數字也一定比 n 小,即 n 的所有 ( n - 1 ) 劃分。
因此 f(n, n) = 1 + f(n, n-1);
(4) 當 n < m 時,由於劃分中不可能出現負數,因此就相當於 f(n, n);
(5) 但 n > m 時,根據劃分中是否包含最大值 m,可以分為兩種情況:
(a). 劃分中包含 m 的情況,即 { m, { x1, x2, ..., xi } }, 其中 { x1, x2, ..., xi } 的和為 n - m,可能再次出現 m,因此是(n - m)的 m 劃分,因此這種劃分個數為 f(n-m, m);
(b). 劃分中不包含 m 的情況,則劃分中所有值都比 m 小,即 n 的 ( m - 1 ) 劃分,個數為 f(n, m - 1);
因此 f(n, m) = f(n - m, m) + f(n, m - 1);
問題1:求整數劃分的個數
//遞迴程式碼
//遞迴程式碼
int div(int n,int m)
{
if(n==1||m==1)
return 1;
if(n<m)
return div(n,n);
if(n==m)
return 1+div(n,m-1);
if(n>m)
return div(n-m,m)+div(n,m-1);
}
//打表法,記憶搜尋
#include<stdio.h>
#include<string.h>
int a[100][100];//記憶化搜尋
int fun(int n,int m)
{
if(a[n][m]>0)
{ // printf("Use the a[%d][%d]\n",n,m);
return a[n][m];
}
if(n==1)
return a[1][m]=1;
if(m==1)
return a[n][1]=1;
if(n<m)
return a[n][n]=fun(n,n);
if(n==m)
return a[n][m]=fun(n,m-1)+1;
if(n>m)
return a[n][m]=fun(n-m,m)+fun(n,m-1);
}
int main()
{
int t;
scanf("%d",&t);
while(t--)
{
memset(a,-1,sizeof(a));
int n;
scanf("%d",&n);
printf("%d\n",fun(n,n));
}
return 0;
}
問題 2:輸出整數劃分的元素?
#include<stdio.h>
#include<string.h>
int tp;
int div(int n,int m)
{
if(n==1||m==1){
if(n==1)
printf("1\n");
else if(m==1)
{
int j=tp-n;
if(j!=0)
printf("%d ",j);
while(n--)
printf("1 ");
printf("\n");
}
return 1;
}
if(n<m){
//printf("%d\n",n);
return div(n,n);
}
if(n==m)
{
printf("%d\n",n);
return 1+div(n,m-1);
}
if(n>m){
printf("%d ",m);
return div(n-m,m)+div(n,m-1);
printf("\n");
}
}
int main()
{
int n;
int t;
scanf("%d",&t);
while(t--){
scanf("%d",&n);
tp=n;
printf("%d\n",div(n,n));
}
}
NYOJ176整數劃分(二)
時間限制:1000 ms | 記憶體限制:65535 KB
難度:3
描述
把一個正整數m分成n個正整數的和,有多少種分法?
例:把5分成3個正正數的和,有兩種分法:
1 1 3
1 2 2
輸入
第一行是一個整數T表示共有T組測試資料(T<=50)每組測試資料都是兩個正整數m,n,其中(1<=n<=m<=100),分別表示要拆分的正數和拆分的正整數的個數。
輸出
輸出拆分的方法的數目。
樣例輸入
2
5 2
5 3
樣例輸出
2
2
#include<stdio.h>
int dp[101][101]={1};
int main()
{
for(int i=1;i<101;i++)
for(int j=1;j<=i;j++)
dp[i][j]=dp[i-1][j-1]+dp[i-j][j];
int t,n,m;
scanf("%d",&t);
while(t--)
{
scanf("%d%d",&n,&m);
printf("%d\n",dp[n][m]);
}
return 0;
}
整數劃分終極版
NYOJ571整數劃分(三)
時間限制:1000 ms | 記憶體限制:65535 KB
難度:5
描述
整數劃分是一個經典的問題。請寫一個程式,完成以下要求。
輸入
每組輸入是兩個整數n和k。(1 <= n <= 50, 1 <= k <= n)
輸出
對於輸入的 n,k;第一行: 將n劃分成若干正整數之和的劃分數。第二行: 將n劃分成k個正整數之和的劃分數。第三行: 將n劃分成最大數不超過k的劃分數。第四行: 將n劃分成若干個 奇正整數之和的劃分數。第五行: 將n劃分成若干不同整數之和的劃分數。第六行: 列印一個空行
樣例輸入
5 2
樣例輸出
7
2
3
3
3
提示
樣例輸出提示:1.將5劃分成若干正整數之和的劃分為: 5, 4+1, 3+2, 3+1+1, 2+2+1, 2+1+1+1, 1+1+1+1+12.將5劃分成2(k個)個正整數之和的劃分為: 3+2, 4+13.將5劃分成最大數不超過2的劃分為: 1+1+1+1+1, 1+1+1+2, 1+2+24.將5劃分成若干 奇正整數之和的劃分為: 5, 1+1+3, 1+1+1+1+15.將5劃分成若干不同整數之和的劃分為: 5, 1+4, 2+3
#include<stdio.h>
int d1[101][101];//若干整數之和與最大不超過 k的劃分
int d2[101][101];//將 n劃分成 k個不同整數之和的劃分
int d4[101][101];//將 n劃分成若干奇整數之和的劃分
int d5[101][101];//將 n劃分成若干不同整數之和的劃分
void divone(){//將 i劃分為最大元素不超過 j的劃分個數
int i,j;
d1[0][0]=1;
for(i=0;i<101;++i)
for(j=1;j<101;++j)
{
if(i<j)d1[i][j]=d1[i][i];
else d1[i][j]=d1[i-j][j]+d1[i][j-1];
}
}
void divtwo(){//將 i劃分成 j個不同整數之和的劃分
int i,j;
d2[0][0]=1;
for(i=1;i<=100;++i)
for(j=1;j<=i;++j)
d2[i][j]=d2[i-1][j-1]+d2[i-j][j];
}
void divfour(){//將 i劃分成若干奇整數之和的劃分
int i,j;
d4[0][0]=1;
for(i=0;i<101;++i)
for(j=1;j<101;++j)
{
if(j&1){
if(j>i)d4[i][j]=d4[i][i];
else d4[i][j]=d4[i-j][j]+d4[i][j-1];
}
else d4[i][j]=d4[i][j-1];
}
}
void divfive(){//將 i劃分成若干不同整數之和的劃分
int i,j;
d5[0][0]=1;
for(i=0;i<=100;++i)
for(j=1;j<=100;++j)
if(j>i)d5[i][j]=d5[i][i];
else d5[i][j]=d5[i-j][j-1]+d5[i][j-1];//與divone()不同_d5[i-j][j-1]
}
int main()
{
int n,k;
divone();
divtwo();
divfour();
divfive();
while(~scanf("%d%d",&n,&k))
{
printf("%d\n%d\n%d\n%d\n%d\n",d1[n][n],d2[n][k],d1[n][k],d4[n][n],d5[n][n]);
}
}
NYOJ746整數劃分(四)
時間限制:1000 ms | 記憶體限制:65535 KB
難度:3
描述
暑假來了,hrdv 又要留學校在參加ACM集訓了,集訓的生活非常Happy(ps:你懂得),可是他最近遇到了一個難題,讓他百思不得其解,他非常鬱悶。。親愛的你能幫幫他嗎?
問題是我們經常見到的整數劃分,給出兩個整數 n , m ,要求在 n 中加入m - 1 個乘號,將n分成m段,求出這m段的最大乘積
輸入
第一行是一個整數T,表示有T組測試資料接下來T行,每行有兩個正整數 n,m ( 1<= n < 10^19, 0 < m <= n的位數);
輸出
輸出每組測試樣例結果為一個整數佔一行
樣例輸入
2
111 2
1111 2
樣例輸出
11
121
程式碼如下:
//先用兩重迴圈計算a[i][j],表示i到j這段子串的數值,dp[i][j]表示到i的這個字首子串分為j部分的乘積的最大值,
//則有dp[i][j]=max(dp[i][j],dp[k][j-1]*a[k+1][i]),注意j-2<=k<i;
#include<stdio.h>
#define LL long long
#include<cstring>
#include<algorithm>
using namespace std;
char s[25];
LL a[25][25];
LL dp[25][25];
int main()
{
int t,m,i,j,k;
scanf("%d",&t);
while(t--)
{
scanf("%s%d",s,&m);
int len=strlen(s);
memset(a,0,sizeof(a));
memset(dp,0,sizeof(dp));
for(i=0;i<len;i++)
{
a[i][i]=s[i]-'0';
for(j=i+1;j<len;j++)
{
a[i][j]=a[i][j-1]*10+(LL)(s[j]-'0');
}
}
for(i=0;i<len;i++)
{
dp[i][1]=a[0][i];
for(j=2;j<=m;j++)
{
for(k=j-2;k<i;k++)
{
dp[i][j]=max(dp[i][j],dp[k][j-1]*a[k+1][i]);
}
}
}
printf("%lld\n",dp[len-1][m]);
}
return 0;
}
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