百练04简单的整数划分问题

coding

原文地址:http://www.cnblogs.com/wanghetao/archive/2013/11/25/3442192.html

描述

整数划分是一个经典的问题。请写一个程序,完成以下要求.

 

输入

每组输入是两个整数n和k。(1 <= n <= 50, 1 <= k <= n)

输出

对于输入的 n,k;


第一行: 将n划分成若干正整数之和的划分数。


第二行: 将n划分成k个正整数之和的划分数。


第三行: 将n划分成最大数不超过k的划分数。


第四行: 将n划分成若干个 奇正整数之和的划分数。


第五行: 将n划分成若干不同整数之和的划分数。


第六行: 打印一个空行

样例输入

5 2

样例输出

7

2

3

3

3

提示

样例输出提示:


1.将5划分成若干正整数之和的划分为: 5, 4+1, 3+2, 3+1+1, 2+2+1, 2+1+1+1, 1+1+1+1+1


2.将5划分成2个正整数之和的划分为: 3+2, 4+1


3.将5划分成最大数不超过2的划分为: 1+1+1+1+1, 1+1+1+2, 1+2+2


4.将5划分成若干 奇正整数之和的划分为: 5, 1+1+3, 1+1+1+1+1


5.将5划分成若干不同整数之和的划分为: 5, 1+4, 2+3

本题使用动态规划(Dynamic Programming)方法解决

 

一 求将n划分为若干正整数之和的划分数

 

1. 若划分的多个整数可以相同

  设dp[i][j]为将i划分为不大于j的划分数

 

  (1) 当i<j 时,i不能划分为大于i的数,所以dp[i][j]=dp[i][i];

 

  (2) 当i>j 时,可以根据划分中是否含有j分为两种情况。若划分中含有j,划分方案数为dp[i-j][j];若划分数中不含j,相当于将i划分为不大于j-1的划分数,为dp[i][j-1]。所以当i>j时dp[i][j]=dp[i-j][j]+dp[i][j-1];

 

  (3) 当i=j 时,若划分中含有j只有一种情况,若划分中不含j相当于将i划分为不大于j-1的划分数。此时dp[i][j]=1+dp[i][j-1]。

 

dp[n][n]可以解决问题1,dp[n][k]表示将n划分为最大数不超过k的划分数,可以解决问题3。

 

2. 若划分的正整数必须不同

  设dp[i][j]为将i划分为不超过j的不同整数的划分数

 

  (1) 当i<j时,i不能划分为大于i的数,所以dp[i][j]=dp[i][i];

 

  (2) 当i>j时,可以根据划分中是否含有j分为两种情况。若划分中含有j,则其余的划分中最大只能是j-1,方案数为dp[i-j][j-1];若划分中不含j,相当于将i划分为不大于j-1的划分数,为dp[i][j-1]。所以当i>j时dp[i][j]=dp[i-j][j-1]+dp[i][j-1];

 

  (3) 当i=j时,若划分中含有j只有一种情况,若划分中不含j相当于将i划分为不大于j-1的划分数。此时dp[i][j]=1+dp[i][j-1]

 

dp[n][n]表示将n划分为不同整数的划分数,可以解决问题5.

 

二.将n划分为k个整数的划分数

 

dp[i][j]为将i划分为j个整数的划分数。

 

  (1) i<j为不可能出现的情况,dp[i][j]=0;

 

  (2) 若i=j,有一种情况:i可以划分为i个1之和,dp[i][j]=1;

 

  (3) 若i>j,可以根据划分数中是否含有1分为两类:若划分数中含有1,可以使用“截边法”将j个划分分别截去一个1,把问题转化为i-j的j-1个划分数,为dp[i-j][j-1]; 若划分中不包含1,使用“截边法”将j个划分数的最下面一个数截去,将为题转化为求i-j的j个划分数,为dp[i-j][j]。所以i>j时dp[i][j]=dp[i-j][j-1]+dp[i-j][j]。

 

dp[n][k]为将n划分为k个整数的划分数,可解决问题2。

 

 

三.将n划分为若干正奇数之和的划分数

 

f[i][j]为将i划分为j个奇数之和的划分数,g[i][j]为将i划分为j个偶数之和的划分数。

 

使用截边法,将g[i][j]的j个划分都去掉1,可以得到f[i-j][j],所以g[i][j] = f[i-j][j]。

 

f[i][j]中有包含1的划分方案和不包含1的划分方案。对于包含1的划分方案,可以将1的划分除去,转化为“将i-1划分为j-1个奇数之和的划分数”,即f[i-1][j-1];对于不包含1的划分方案,可以使用截边法对j个划分每一个都去掉一个1,转化为“将i-j划分为j个偶数之和的划分数”,即g[i-j][j]。

 

所以f[i][j]=f[i-1][j-1]+g[i-j][j]。

 

f[n][0]+f[n][1]+……+f[n][n]为将n划分为若干奇数的划分数,为问题4的答案。

 

参考: [1]  http://blog.csdn.net/a83610312/article/details/12685653

         [2]  http://www.cnblogs.com/jackge/p/3163835.html

 

实现代码:

网上关于本题的实现代码都是C语言写的, 而且有过多的计算. 本来根据用户的输入规模n, 直接计算n*n的矩阵就可以了, 但是网上的代码计算的是N*N, N是个预设的值, 而且比n大很多, 这样就影响了程序的速度.

 


 

描述

将正整数n 表示成一系列正整数之和,n=n1+n2+…+nk, 其中n1>=n2>=…>=nk>=1 ,k>=1 。
正整数n 的这种表示称为正整数n 的划分。

输入

标准的输入包含若干组测试数据。每组测试数据是一行输入数据,包括两个整数N 和 K。
(0 < N <= 50, 0 < K <= N)

输出

对于每组测试数据,输出以下三行数据:
第一行: N划分成K个正整数之和的划分数目
第二行: N划分成若干个不同正整数之和的划分数目
第三行: N划分成若干个奇正整数之和的划分数目

样例输入

5 2

样例输出

2
3
3

提示
第一行: 4+1, 3+2,
第二行: 5,4+1,3+2
第三行: 5,1+1+3, 1+1+1+1+1+1

分析

整数划分问题这几个变形确实很经典,需要一个个说明下:
设dp[n][m]表示数n划分方案中,每个数 不大于m 的划分数。

N划分成若干个可相同正整数之和

划分分两种情况:

  • 划分中每个数都小于m:则划分数为dp[n][m-1]。
  • 划分中至少有一个数等于m:则从n中减去去m,然后从n-m中再划分,则划分数为dp[n-m][m]。

动态转移方程:dp[n][m]=dp[n][m-1]+dp[n-m][m]。

N划分成若干个不同正整数之和

划分分两种情况:

  • 划分中每个数都小于m:则划分数为dp[n][m-1]。
  • 划分中至少有一个数等于m:则从n中减去m,然后从n-m中再划分,且再划分的数中每个数要小于m, 则划分数为dp[n-m][m-1]。

动态转移方程:dp[n][m]=dp[n][m-1]+dp[n-m][m-1]。

N划分成K个正整数之和

设dp[n][k]表示数n划分成k个正整数之和时的划分数。
划分分两种情况:

  • 划分中不包含1:则要求每个数都大于1,可以先拿出k个1分到每一份,之后在n-k中再划分k份,即dp[n-k][k]。
  • 划分中包含1:则从n中减去1,然后从n-1中再划分k-1份, 则划分数为dp[n-1][k-1]。

动态转移方程:dp[n][k]=dp[n-k][k]+dp[n-1][k-1]。

N划分成若干个奇正整数之和

设f[i][j]表示将数i分成j个正奇数,g[i][j]表示将数i分成j个正偶数。
首先如果先给j个划分每个分个1,因为奇数加1即为偶数,所以可得:
f[i-j][j] = g[i][j]。
划分分两种情况:

  • 划分中不包含1:则要求每个数都大于1,可以先拿出k个1分到每一份,刚可将问题转换为”从i-j中划分j个偶数”,即g[i-j][j]。
  • 划分中包含1:则从n中减去1,然后从n-1中再划分k-1份, 则划分数为dp[n-1][k-1]。

动态转移方程:f[i][j]=f[i-1][j-1]+g[i-j][j]。

#include <iostream>

#include <cstring>

usingnamespace std;

#define N 51

int dp1[N][N]; //N划分成K个正整数之和的划分数目。

int dp2[N][N]; //N划分成若干个不同正整数之和的划分数目。

int dp3[N][N]; //N划分成若干个可相同的正整数之和的划分数目。

int f[N][N]; //N划分成K个奇正整数之和的划分数目。

int g[N][N]; //N划分成K个偶正整数之和的划分数目。

void initDivideInt() {

memset(dp1, 0, sizeof(dp1)); //dp[n][k]=dp[n-k][k]+dp[n-1][k-1]

memset(dp2, 0, sizeof(dp2)); //dp[n][m]=dp[n][m-1]+dp[n-m][m-1]

memset(dp3, 0, sizeof(dp3)); //dp[n][m]=dp[n][m-1]+dp[n-m][m]

for (int i = 1; i < N; i++) {

for (int j = 1; j < N; j++) {

if (i < j) {

dp1[i][j] = 0;

dp2[i][j] = dp2[i][i];

dp3[i][j] = dp3[i][i];

}

elseif (i == j) {

dp1[i][j] = 1;

dp2[i][j] = dp2[i][j - 1] + 1;

dp3[i][j] = dp3[i][j - 1] + 1;

}

else {

dp1[i][j] = dp1[i - j][j] + dp1[i - 1][j - 1];

dp2[i][j] = dp2[i][j - 1] + dp2[i - j][j - 1];

dp3[i][j] = dp3[i][j - 1] + dp3[i - j][j];

}

}

}

}

//f[i][j]=f[i-1][j-1]+g[i-j][j]

void initDivideOdd() {

f[0][0] = 1;

g[0][0] = 1;

for (int i = 1; i < N; i++) {

for (int j = 1; j <= i; j++) {

g[i][j] = f[i - j][j];

f[i][j] = f[i - 1][j - 1] + g[i - j][j];

}

}

}

int main() {

// freopen("in.txt", "r", stdin);

int n, k;

initDivideInt();

initDivideOdd();

while (cin >> n >> k) {

cout << dp1[n][k] << endl;

cout << dp2[n][n] << endl;

int sum = 0;

for (int i = 0; i <= n; i++) {

sum += f[n][i];

}

cout << sum << endl;

}

return0;

}


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/*

整数划分

(一)将n划分成若干不同整数之和的划分数

(二)将n划分成若干正整数之和的划分数

(三)将n划分成k个正整数之和的划分数

(四)将n划分成最大数不超过k的划分数

(五)将n划分成若干个 奇正整数之和的划分数

*/

#include<iostream>

#include<cstdio>

#include<cstdlib>

#include<cmath>

#include<cstring>

#include<vector>

#include<queue>

#include<set>

#include<map>

#include<algorithm>

#include<sstream>

#define eps 1e-9

#define pi acos(-1)

#define INF 0x7fffffff

#define inf -INF

#define MM 12900

#define N 50

usingnamespace std;

typedef longlong ll;

constint _max = N + 10;

int dp[_max][_max],n,k,out[6];

int main(){

#ifndef ONLINE_JUDGE

freopen("input.txt","r",stdin);

#endif// ONLINE_JUDGE

while(scanf("%d%d",&n,&k)==2){

/*****************整数划分(二)******************/

memset(dp,0,sizeof(dp));

dp[0][0] = 1;

for(int i = 0; i <= n; ++ i)

for(int j = 1; j <= n; ++ j){

if(j>i)dp[i][j]=dp[i][i];

else dp[i][j] = dp[i-j][j] + dp[i][j-1];

}

out[1] = dp[n][n];

/*****************整数划分(四)******************/

out[3] = dp[n][k];

/*****************整数划分(三)******************/

memset(dp,0,sizeof(dp));

dp[0][0] = 1;

for(int i = 1; i <= N; ++ i)

for(int j = 1; j <= i; ++ j){

dp[i][j] = dp[i-1][j-1]+dp[i-j][j];

}

out[2] = dp[n][k];

/*****************整数划分(五)******************/

memset(dp,0,sizeof(dp));

dp[0][0] = 1;

for(int i = 0; i <= n; ++ i)

for(int j = 1; j <= n; ++ j){

if(j&1){

if(j>i)dp[i][j] = dp[i][i];

else dp[i][j] = dp[i-j][j]+dp[i][j-1];

}

else dp[i][j] = dp[i][j-1];

}

out[4] = dp[n][n];

/*****************整数划分(一)******************/

memset(dp,0,sizeof(dp));

dp[0][0] = 1;

for(int i = 0; i <= n; ++ i)

for(int j = 1; j <= n; ++ j){

if(j>i)dp[i][j]=dp[i][i];

else dp[i][j] = dp[i-j][j-1] + dp[i][j-1];

}

out[5] = dp[n][n];

/*****************输出******************/

for(int i = 1; i<= 5; ++ i)

printf("%d\n",out[i]);

printf("\n");

}

return0;

}

/*

/*****(一)将n划分成若干不同整数之和的划分数************

dp[i][j]表示将整数i划分成不超过j的划分数,分含不含j两种情况

dp[0][0] = 1

dp[i][j] = dp[i-j][j-1] + dp[i][j-1];(j<=i)

= dp[i][i] (j >i)

=>ans = dp[n][n]

/*****(二)将n划分成若干正整数之和的划分数*************

dp[i][j]表示将整数i划分成不超过j的划分数,分含不含j两种情况

与(一)区别,j可重复

dp[0][0] = 1

dp[i][j] = dp[i-j][j] + dp[i][j-1];(j<=i)

= dp[i][i] (j >i)

=>ans = dp[n][n]

/*****(三)将n划分成k个正整数之和的划分数*************

dp[i][j]表示将整数i划分成j个正整数的划分数,考虑j组数中含不含1

dp[0][0] = 1

dp[i][j] = dp[i-1][j-1] + dp[i-j][j];

如果不包含1,那么每组数至少为2,从每堆数中各拿出1还能够成j堆数dp[i-j][j]

=>ans = dp[n][k]

/*****(四)将n划分成最大数不超过k的划分数************

dp[i][j]表示将整数i划分成不超过j的划分数,分含不含j两种情况

是(二)的特例

dp[0][0] = 1

dp[i][j] = dp[i-j][j] + dp[i][j-1];(j<=i)

= dp[i][i] (j >i)

=>ans = dp[n][k]

/*****(五)将n划分成若干个 奇正整数之和的划分数******

dp[i][j]表示将整数i划分成不超过j的划分数,分含不含j两种情况

dp[0][0] = 1;

j是奇数,正常判断

dp[i][j] = dp[i-j][j] + dp[i][j-1];(j<=i)

= dp[i][i] (j >i)

j是偶数,dp[i][j] = dp[i][j-1]//往下递推

=>ans = dp[n][n]

*/

分析3

以上是 百练04简单的整数划分问题 的全部内容, 来源链接: utcz.com/z/509297.html

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