整数划分问题(递归法 或 母函数法 )
样题:sdut2015寒假结训赛
开始我还以为是用背包来做,但是写完了代码,怎么写就是不对,并且在实现的时候确实有点地方我用背包的算法描述不了!
后来查到可以用:递归 或者 母函数算法!
比赛时曾考虑过用递归来实现,但没有推导出来,后来发现别人的博客里面写着“整数划分问题”应该在讲解递归的时候就该学会了。
我的心里顿时感到一股抱怨和悔恨,唉!当然自己的责任最大!
整数划分问题是算法中的一个经典命题之一,有关这个问题的讲述在讲解到递归时基本都将涉及。所谓整数划分,是指把一个正整数n写成如下形式:
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);
例如但n=4时,他有5个划分,{4},{3,1},{2,2},{2,1,1},{1,1,1,1};
注意4=1+3 和 4=3+1被认为是同一个划分。
题目描述
输入
输出
示例输入
4 4
示例输出
5
数据量不大,递归算法实现:
1 #include <stdio.h> 2 #include <string.h> 3 #include <stdlib.h> 4 #include <algorithm> 5 6 using namespace std; 7 8 unsigned long GetPartitionCount(int n, int max) 9 { 10 if (n == 1 || max == 1) 11 return 1; 12 else if (n < max) 13 return GetPartitionCount(n, n); 14 else if (n == max) 15 return 1 + GetPartitionCount(n, max-1); 16 else 17 return GetPartitionCount(n,max-1) + GetPartitionCount(n-max, max); 18 } 19 20 int main() 21 { 22 int n, m; 23 long ans; 24 while(scanf("%d %d", &n, &m)!=EOF) 25 { 26 ans = GetPartitionCount(n, m); 27 printf("%ld\n", ans ); 28 } 29 return 0; 30 }
递归算法分析: (剪辑地址:http://www.cnblogs.com/hoodlum1980/archive/2008/10/11/1308493.html)
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:
(a). 划分中包含n的情况,只有一个即 { n };
(b). 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:
(a). 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);
(b). 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, n); ( n < m )
1+ f(n, m - 1); ( n = m )
f(n - m, m) + f(n, m - 1); ( n > m )