整数划分问题(递归法)
整數劃分問題是算法中的一個經典命題之一,有關這個問題的講述在講解到遞歸時基本都將涉及。所謂整數劃分,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,并且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,則稱它屬于n的一個m劃分。這里我們記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;
1.遞歸法:
???根據n和m的關系,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,由于劃分中不可能出現負數,因此就相當于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,因此這情況下
??????????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);
????? 綜上所述:
???????????????????????????? f(n, m)=?? 1;??????????????(n=1 or m=1)
???????????????f(n,m)???=????f(n, n);???????????????????(n<m)
???????????????????????????? 1+ f(n, m-1);??????????????(n=m)
???????????????????????????? f(n-m,m)+f(n,m-1);?????????(n>m)
總結
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