不同的子序列在数组中求和给定的数字
在我目前面试的准备期间,我遇到了一个问题,我很难获得最佳解决方案,
我们给出一个数组A
和一个整数Sum
,我们需要找到的所有不同的子序列A
,其总和等于Sum
。
例如。 A={1,2,3,5,6}
Sum=6
那么答案应该是
{1,2,3}
{1,5}
{6}
目前我可以想到两种做法,
Sum
进行分区并检查分区中的元素是否存在于A
请引导我的想法。
我同意杰森。 想到这个解决方案:
(如果将地图表示为数组,则复杂度为O(sum*|A|)
)
sum
x:y
,其中x
(地图键)是总和, y
(地图值)是获取它的方式数。 0:1
添加到地图 - 有1种方法可以达到0(显然,不使用任何元素) a
,考虑B中的每个元素x:y
。 x+a
> sum
,不要做任何事情。 x+a
元素,比如说该元素是x+a:z
,则将其修改为x+a:y+z
。 x+a:y
添加到该集合。 sum
查找元素,从而得出sum:x
- x
是我们期望的值。 如果B被排序(或者一个数组),你可以在“不要做任何事”步骤中简单地跳过B中其余的元素。
追溯:
以上只是给出了计数,这将修改它以给出实际的子序列。
在B中的每个元素中,而不是总和中,存储所有源元素和用于到达那里的元素(因此B中每个元素都有一个对列表)。
对于0:1
,没有源元素。
对于x+a:y
,源元素是x
并且要到达的元素是a
。
在上述过程中,如果具有该键的元素已经存在,则将该对x/a
排入元素x+a
(排队是O(1)
操作)。
如果带键的元素不存在,只需在元素x+a
处创建一个具有一对x/a
的列表。
要重建,只需从sum
开始并递归追溯你的方式。
我们必须小心重复序列(我们是否?),并在这里重复序列。
示例 - 不追溯:
A = {1,2,3,5,6}
sum = 6
B = 0:1
考虑1
加0+1
B = 0:1, 1:1
考虑2
添加0+2:1
1+2:1
B = 0:1, 1:1, 2:1, 3:1
考虑3
加0+3:1
(已经存在 - >加1
), 1+3:1
2+1:1
3+1:1
B = 0:1, 1:1, 2:1, 3:2, 4:1, 5:1, 6:1
考虑5
B = 0:1, 1:1, 2:1, 3:2, 4:1, 5:2, 6:2
产生的总和被扔掉= 7:1, 8:2, 9:1, 10:1, 11:1
考虑6
B = 0:1, 1:1, 2:1, 3:2, 4:1, 5:2, 6:3
产生的总和= 7:1, 8:1, 9:2, 10:1, 11:2, 12:2
然后,从6:3
,我们知道我们有3种方法可以达到6。
示例 - 追溯:
A = {1,2,3,5,6}
sum = 6
B = 0:{}
考虑1
B = 0:{}, 1:{0/1}
考虑2
B = 0:{}, 1:{0/1}, 2:{0/2}, 3:{1/2}
考虑3
B = 0:{}, 1:{0/1}, 2:{0/2}, 3:{1/2,0/3}, 4:{1/3}, 5:{2/3}, 6:{3/3}
考虑5
B = 0:{}, 1:{0/1}, 2:{0/2}, 3:{1/2,0/3}, 4:{1/3}, 5:{2/3,0/5}, 6:{3/3,1/5}
生成总和扔掉= 7, 8, 9, 10, 11
考虑6
B = 0:{}, 1:{0/1}, 2:{0/2}, 3:{1/2,0/3}, 4:{1/3}, 5:{2/3,0/5}, 6:{3/3,1/5,0/6}
生成总和扔掉= 7, 8, 9, 10, 11, 12
然后,从6
追溯:(不在{}
表示实际元素,在{}
表示地图条目)
{6}
{3}+3
{1}+2+3
{0}+1+2+3
1+2+3
Output {1,2,3}
{0}+3+3
3+3
Invalid - 3 is duplicate
{1}+5
{0}+1+5
1+5
Output {1,5}
{0}+6
6
Output {6}
这是子集和问题的一个变体。 子集和问题询问是否有一个子集合,以给出一个值。 你正在要求所有总和为给定值的子集。
sub-sum问题很难(更确切地说,它是NP-Complete),这意味着你的变体也很难(它不是NP-Complete,因为它不是一个决策问题,但它是NP-Hard)。
子集和问题的经典方法是递归或动态编程。 很显然,如何修改子集和问题的递归解决方案来回答您的变体。 我建议你也看看动态编程解决方案的子集总和,看看你是否可以修改你的变体(tbc:我不知道这是否可能)。 这无疑是一个非常有价值的学习练习,因为它无论如何都会增强您对动态编程的理解。
但是,如果对你的问题的预期答案只是递归解决方案,那将会让我感到惊讶。 这很容易想出来,并且是一个可接受的解决方法。 要求即时动态编程解决方案有点多问。
然而,你没有提及这个问题的一个非常天真的方法:生成所有的子集,并且为每个子集检查它是否与给定值相加。 显然这是指数,但它确实解决了这个问题。
我认为给定的数组包含不同的数字。 我们定义函数f(i,s) - 这意味着我们使用范围[1,i]中的一些数字,并且使用的数字总和为s。
我们将所有值存储在二维矩阵中,即在单元格(i,j)中,我们将有f(i,j)的值。 现在如果已经计算出位于单元(i,s)上方或下方的单元的值,我们可以计算f(i,s)的值,即f(i,s)= f(i-1,s);如果(s> = a [i])f(i,s)+ = f(i - 1,s - a [i]), 我们可以用自下而上的方法来填充所有的矩阵,设置[f(0,0)= 1; f(0,i)= 0; 1 <= i <= s],[f(i,0)= 1; 1 <= i <= n;]。 如果我们计算了所有的矩阵,那么我们在单元格f(n,S)中有答案; 因此,我们有总的时间复杂度O(n * s)和存储器复杂度O(n * s);
如果我们注意到在每次迭代中我们只需要来自前一行的信息,那么我们可以提高内存复杂度,这意味着我们可以存储大小为2xS而非nxS的矩阵。 我们将存储器复杂度降低到线性为S.这个问题是NP完全的,因此我们没有多项式算法,这种方法是最好的。
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