整數劃分

整數劃分問題相信很多人都做過,題意是這樣的:

將正整數n表示成一系列正整數之和,

n=n1+n2+,,,,,+nk(其中n1>=n2>=......>=nk>=1,k>1)

例如:正整數6有如下11種不同的劃分,

6=1+1+1+1+1+1
6=1+1+1+1+2
6=1+1+1+3
6=1+1+2+2
6=1+1+4
6=1+2+3
6=1+5
6=2+2+2
6=2+4
6=3+3
6=6

這道題網上搜一大把解題方法,什麼回溯法,動態規劃等等都可以解出來,昨晚突然想到一個新的解題思路(可能網上已經有人發表過了,不過確實是自己突然發現的,如有雷同,純屬巧合O(∩_∩)O~):

這道題的麻煩之處在於解題過程很容易產生重複的情況,不過只要按照下面的做法就不會出現重複的現象,

當對正整數N劃分,有如下劃分情況:

N=1+1+........+1

N=1+1+......+2

......

N=1+(N-1)

N=N

接下來如果對N+1(這裏用M代替N+1)進行劃分時,則在N劃分的所有情況前面都加1


M=1+1+1+........+1

M=1+1+1+......+2

.......

M=1+N


加完之後對每一個新的表達式做如下操作:

步驟1.當表達式的個數小於等於2個時(如:3=1+2表達式的個數爲2個),該表達式不作處理,判斷下一個表達式,否則執行步驟2

步驟2.當表達式的個數大於2個時,對表達式的前兩個數字求和(如:5=1+2+3,則前兩個數即爲1和2,),如果和小於等於第三個數字時,則構造新的表達式,即將當前表達式的前兩個數字合併,其他的保持一致:

如原來的表達式爲:M=x1+x2+x3+....xn

則新的表達式爲:M=(x1+x2) + x2+x3...+n

如果和大於第三個數字,如:7=2+2+3,前兩個數字的和爲4,大於第三個數字。則不作處理,跳到步驟1,判斷下一個表達式


當全部的表達式(只包括前一個數字的表達式前面加1的那些表達式,不包括這個過程生成的新表達式)都執行完以上步驟之後,最終結果就只差一個了,即本身等於本身的情況,再加上該種情況即可


說的很不清楚,來點實際的吧:

如5的劃分情況爲:

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

現在求6的劃分,則首先第一步,在5的每個表達式的前面都加1,則得到:

6=1+1+1+1+1+1
6=1+1+1+1+2
6=1+1+1+3
6=1+1+2+2
6=1+1+4
6=1+2+3
6=1+5

接着第二步,按順序對每個表達式執行之前說的步驟1和步驟2。

1.對於表達式:6=1+1+1+1+1+1,滿足步驟1,執行步驟2,因爲前兩個數相加1+1=2大於第三個數1,所以不作處理,繼續判斷表達式2

2.對於表達式:  6=1+1+1+1+2,6=1+1+1+3 同樣不作處理,繼續下一個表達式

3.對於表達式:  6=1+1+2+2,前兩個求和:1+1=2等於第三個數,所以滿足條件,生成新的有效表達式:6=2+2+2,繼續下一個表達式

4.對於表達式:  6=1+1+4 , 6=1+2+3,同理,可以生成新的表達式:6=2+4,6=3+3

5.對於表達式:  6=1+5 不滿足步驟1中的條件

6.全部表達式遍歷完畢,結束,加上自身等於自身的情況,即:6=6

最終的結果就爲:

6=1+1+1+1+1+1
6=1+1+1+1+2
6=1+1+1+3
6=1+1+2+2
6=1+1+4
6=1+2+3
6=1+5
6=2+2+2
6=2+4
6=3+3

6=6

終於寫完了,其實思路很簡單,但是要說清楚可真麻煩,根據這種思路,代碼就可以寫了,不過代碼也不是很好寫的,我這裏用了最簡單明瞭的代碼完成以上功能,代碼寫的很不上檔次,空間複雜度太高,有時間再優化,歡迎大牛拍磚!

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class IntegerSplit {
	private List<int[]> result = new ArrayList<int[]>();
	public void split(int m) {
		//初始化

		result.add(new int[]{1,1});
		result.add(new int[]{2});
		if (m == 1) {
			System.out.println("1=1");
			System.out.println("一共有:1種");
			return ;
		} else {
			for (int i = 3; i <= m; i++) {
				int size=result.size();
				for(int j=0;j<size;j++){
					int[] ca=result.get(j);
					int[] newca=new int[ca.length+1];			
					newca[0]=1;
					System.arraycopy(ca, 0, newca, 1, ca.length);
					ca=null;
					ca=newca;
					result.set(j, ca);
					int[] cs=merger(ca);
					if(cs!=null){
						result.add(cs.clone());
					}
				}
				result.add(new int[]{i});
				
			}
		}
		//打印結果
		for(int[] ca:result){
			System.out.print(m+"=");
			for(int p=0;p<ca.length-1;p++){
				System.out.print(ca[p]+"+");
			}
			System.out.print(ca[ca.length-1]);
			System.out.println();
		}
		System.out.println("一共有:"+result.size()+"種");
		
	}
	//合併
	public int[] merger(int[] ca) {
		if (ca.length <= 2)
			return null;
		if (ca[0] + ca[1] <= ca[2]) {
			int[] rca = new int[ca.length - 1];
			rca[0] = ca[0] + ca[1] ;
			System.arraycopy(ca, 2, rca, 1, ca.length - 2);
			return rca;
		}
		return null;
	}
	public static void main(String[] args) {
		new IntegerSplit().split(10);
	}
}

輸出:

10=1+1+1+1+1+1+1+1+1+1
10=1+1+1+1+1+1+1+1+2
10=1+1+1+1+1+1+1+3
10=1+1+1+1+1+1+2+2
10=1+1+1+1+1+1+4
10=1+1+1+1+1+2+3
10=1+1+1+1+1+5
10=1+1+1+1+2+2+2
10=1+1+1+1+2+4
10=1+1+1+1+3+3
10=1+1+1+1+6
10=1+1+1+2+2+3
10=1+1+1+2+5
10=1+1+1+3+4
10=1+1+1+7
10=1+1+2+2+2+2
10=1+1+2+2+4
10=1+1+2+3+3
10=1+1+2+6
10=1+1+3+5
10=1+1+4+4
10=1+1+8
10=1+2+2+2+3
10=1+2+2+5
10=1+2+3+4
10=1+2+7
10=1+3+3+3
10=1+3+6
10=1+4+5
10=1+9
10=2+2+2+2+2
10=2+2+2+4
10=2+2+3+3
10=2+2+6
10=2+3+5
10=2+4+4
10=2+8
10=3+3+4
10=3+7
10=4+6
10=5+5
10=10
一共有:42種

另外加多一段只求劃分總數,不求過程的代碼:

public class ZSHF {
	public static int q(int n,int m){
		if(n<1||m<1)return 0;
		if(n==1||m==1)return 1;
		if(n<m)return q(n,n);
		if(n==m)return q(n,m-1)+1;
		return q(n,m-1)+q(n-m,m);
	}
	public static void main(String[] args) {
		int number=10;
		int result=q(number,number);
		System.out.println("對整數"+number+"的劃分一共有:"+result+"種");
	
	}
}

輸出結果:

對整數10的劃分一共有:42種




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