整數(shù)拆分為若干個(gè)2的冪數(shù)相加

題目

一個(gè)正整數(shù)可以表示為多個(gè)正整數(shù)相加的表達(dá)式,表達(dá)式中的各個(gè)正整數(shù)要求都是2的冪。例如給定正整數(shù)7,它有下列六個(gè)符合要求的表達(dá)式:
1)1+1+1+1+1+1+1
2)1+1+1+1+1+2
3)1+1+1+2+2
4)1+1+1+4
5)1+2+2+2
6)1+2+4
因此,正整數(shù)7符合條件的表達(dá)式個(gè)數(shù)是6.
編寫一個(gè)程序,對(duì)于給定的正整數(shù)N(1 <= N <= 1,000),輸出符合條件的表達(dá)式個(gè)數(shù)。
要求:時(shí)間復(fù)雜度不高于O(N)。
輸入描述:一個(gè)整數(shù)(>=1并且<=1000)
輸出描述:表達(dá)式個(gè)數(shù)
示例1:
輸入7
輸出6

分析

方法一

使用的是數(shù)學(xué)的方法。

這種方法太巧妙了!!

  1. 首先,一個(gè)memo[n]都初始化為為1,表示n拆分為n個(gè)1相加,這種情況。(2^0 =1)
  2. 在循環(huán)中以此計(jì)算通過(guò)將1+1合并為2,2+2合并為4,使用這種方法構(gòu)造出來(lái)的新的拆分方法
    k就是要合并成為的數(shù)。
    同時(shí)只有大于k=2^m次方的數(shù),才能通過(guò)這種方法拆分,所以在for中,j的起始為j=k
  3. 最精妙的是dp[j]=dp[j]+dp[k]
    這一句,完美的包含了,所有可能的組合。
    同時(shí)考慮了,不能合并部分還可以由小于k的數(shù)相加的來(lái)。
    比如:
    以7為例,初始dp[7]=1,k=2時(shí)dp[7]=dp[7]+dp[5]。其中dp[5]=dp[5]+dp[3]的來(lái),而dp[3]=dp[3]+dp[1]的來(lái)。
    這個(gè)dp[1]的意思是,1這個(gè)數(shù),如果使用,小于k=2的數(shù)來(lái)相加得到的所有拆分法,(也就是1=1)。
    最終dp[7]=4
    當(dāng)k=4時(shí),dp[7]=dp[7]+dp[3],dp[3],表示,7-4=3,剩下的3,如果使用1,2來(lái)拆分的話,有2種情況。然后dp[7]=4+2=6dp[7]表示,7由1,2拆分出來(lái)可能性。

在例如,17, k=8,dp[23]=dp[23]+dp[15],dp[15]=dp[15]+dp[7],這里的dp[7]就等于,7由1,2,4拆分的可能結(jié)果

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
    int n;
    cin>>n;
    int dp[n+1];

    //初始化為1,表示n拆分為n個(gè)1,這一種拆分方法
    for(int i=0;i<=n;i++)
    {
        dp[i]=1;
    }

    int k=2;
    while(k<=n)
    {
        //第一次循環(huán)表示,通過(guò)將兩個(gè)1,合并為2,得到的新的方法。
        //因?yàn)橹挥写笥?的數(shù)才能夠使用該拆分方法,所以j初始為2
        //以后拆分方法為4,8,16
        for(int j = k;j<=n;j++)
        {
            //原有的方法個(gè)數(shù),加上新的拆分方法個(gè)數(shù)
            //最精妙
            dp[j]+=dp[j-k];
        }

        k*=2;
    }
    cout<<dp[n]<<endl;
}

方法二

使用深度優(yōu)先搜索的變形。
在遍歷過(guò)程中要保證不能重復(fù),這里使用:總是先分解出大數(shù),從達(dá)到小的順序排列來(lái)保證。
例如11=4+4+2+1。而后續(xù)的遍歷過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)11=4+2+4+1


void fenjie2_ass(int remain,int k,int &result)
{
    if(remain < 0)
    {
        return;
    }
    if(remain == 0)
    {
        result++;
        return;
    }
    
    while(remain < (1<<k))
    {
        k--;
    }

    for(int i = k;remain>=(1<<i);i--)
    {
        int tmp = remain - (1<<i);
        fenjie2_ass(tmp,i,result);
    }
}

int fenjie2(int n)
{
    int remain=n;
    int k=0;
    while(remain)
    {
        k++;
        remain/=2;
    }
    remain = n;
    int result = 0;
    
    fenjie2_ass(remain,k,result);
    return result;
}
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