89 k数和

原题网址:https://www.lintcode.com/problem/k-sum/description

描述

给定n个不同的正整数,整数k(k < = n)以及一个目标数字。 

在这n个数里面找出K个数,使得这K个数的和等于目标数字,求问有多少种方案?

您在真实的面试中是否遇到过这个题?  

样例

给出[1,2,3,4],k=2, target=5[1,4] and [2,3]2个符合要求的方案

 

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动态规划(DP)
 
 
思路:最开始参照了k数和Ⅱ用递归来做,结果只通过18%的数据就Time Limit Exceeded了。点开标签一看,要用动态规划……一口老血。
好吧,动态规划就动态规划。刚做过背包问题,背包问题中用背包容量作为动态数组一个维度,另一个维度是取0~i个物体,dp值是当前最大容量。而这道题,目标数字相当于背包容量,要作为一个维度,但与背包问题不同的是,这道题是从前 i 个中取出若干个(j),又多出一个维度,所以要用三维动态数组,dp值表示当前方案数,大爷的……
 
也就是说,dp【i】【j】【t】表示从前i个数中取出j个,这些数的和要等于t,有多少种方案。
 
状态转移方程:dp【i】【j】【k】=dp【i-1】【j】【t】+dp【i-1】【j-1】【t-A【i】】(当然前提是t>=A【i】);
                    dp[i][j][t]=dp[i-1][j][t];
                    if (t>=A[i])//注意是大于等于;
                    {
                        dp[i][j][t]+=dp[i-1][j-1][t-A[i]];
                    }

意思就是,每个元素都有两种状态,取或者不取:

(1)若不取A[i]这个值,当前方案数等于从前i-1个数中取j个使其和为t的方案数,即dp[i - 1][j][t]。

(2)若取当前值A[i],则当前方案数等于从前i-1个数中取j个使其和为t的方案数再加上考虑A[i]的情况,即dp[i - 1][j - 1][t - A[i]](前提是t - A[i]要大于等于0)。

 

值得注意的是,如果j为0并且t也为0,则dp【i】【j】【t】=1,即是说从任意集合里拿出0个数使其和为0,这种情况只有一种方案,就是不取任何数。
 
 
AC代码:(注意代码实现的时候对i做了处理,dp中的i对应A中的i-1,即dp中是个数,A中是下标。或者也可以单独处理i=0的情况,即如果i==0,j==1,t==A【0】,dp【i】【j】【t】=1,这样可能麻烦一些)
class Solution {
public:
    /**
     * @param A: An integer array
     * @param k: A positive integer (k <= length(A))
     * @param target: An integer
     * @return: An integer
     */
    int kSum(vector<int> &A, int k, int target) {
        // write your code here
    int size=A.size();
    if (target<0)
    {
        return 0;
    }
    vector<vector<vector<int>>> dp(size+1,vector<vector<int>>(k+1,vector<int>(target+1,0)));
    

    for (int i=0;i<=size;i++)
    {
        for (int j=0;j<=k;j++)
        {
            for (int t=0;t<=target;t++)
            {
                if (j==0&&t==0)//前i个数中取0个和为0只有一种方案,就是不取任何数;
                {
                    dp[i][j][t]=1;
                }
                else if (!(i==0||j==0||t==0))
                {
                    dp[i][j][t]=dp[i-1][j][t];
                    if (t>=A[i-1])//注意是大于等于;
                    {
                        dp[i][j][t]+=dp[i-1][j-1][t-A[i-1]];
                    }
                }
            }
        }
    }
    return dp[size][k][target];
    
    }
};

 

空间优化(滚动数组):
 
可以把dp数组最外层去掉,保留两个维度。
因为 D[i][j][t] += D[i - 1][j - 1][t - A[i - 1]](t>=A[i-1]),这个表达式说明D[i][j][t]是把上一级 i 的结果累加过来,这里我们省去了 i 这一级,在D[j][t]这个二维表里就地累加。
可以参考背包问题,背包问题dp数组优化是当前行代替上一行。这里dp是三维数组,省去一维就是当前二维表代替上一个二维表。
同理,为避免覆盖问题,j和t索引要从后向前遍历。
 
 
简单粗暴点修改上面的代码,直接去掉一个dp维度即可,AC代码如下:
class Solution {
public:
    /**
     * @param A: An integer array
     * @param k: A positive integer (k <= length(A))
     * @param target: An integer
     * @return: An integer
     */
    int kSum(vector<int> &A, int k, int target) {
        // write your code here
    int size=A.size();
    if (target<0)
    {
        return 0;
    }
    vector<vector<int>> dp(k+1,vector<int>(target+1,0));
    dp[0][0]=1;
    for (int i=0;i<=size;i++)
    {
        for (int j=k;j>=0;j--)
        {
            for (int t=target;t>=0;t--)
            {
                if (!(i==0||j==0||t==0))
                {
                    if (t>=A[i-1])//注意是大于等于;
                    {
                        dp[j][t]+=dp[j-1][t-A[i-1]];
                    }
                }
            }
        }
    }
    return dp[k][target];
    
    }
};

 

代码还可以进一步优化:
int kSum2(vector<int> &A, int k, int target)
{
    int size=A.size();
    if (target<0)
    {
        return 0;
    }
    vector<vector<int>> dp(k+1,vector<int>(target+1,0));
    dp[0][0]=1;

    for (int i=1;i<=size;i++)//注意此处下标范围与下面A下标对应;
    {
        for (int j=k;j>0;j--)
        {
            for (int t=target;t>0;t--)
            {
                if (t>=A[i-1])//注意是大于等于;
                {
                    dp[j][t]+=dp[j-1][t-A[i-1]];
                }
            }
        }
    }
    return dp[k][target];
}

还有更简洁的版本:

class Solution {
public:
    /**
     * @param A: an integer array.
     * @param k: a positive integer (k <= length(A))
     * @param target: a integer
     * @return an integer
     */
    int kSum(vector<int> A, int k, int target) {
        // wirte your code here  T(n, k, target) = O(n*k*target). area(n, k, target) = O(k*target)
        int n = A.size();
        int dp[k+1][target+1];
        memset(dp, 0, sizeof(dp));
        dp[0][0] = 1;
        for (int x = 0; x < n; x++)
            for (int y = k; y >= 1; y--)
                for (int z = target; z >= A[x]; z--)
                    dp[y][z] += dp[y-1][z-A[x]];
        return dp[k][target];
    }
};

 

优化成二维dp后,i的遍历可以从0~size-1,也可以从1~size,并不影响结果,就是要注意与A下标对应,前者是A【i】,后者是A【i-1】。因为最初始的那张表是dp【0】【0】=1,其他位置都为0。循环开始后,数组A中每个元素都对应一个二维表,计算过程就是用当前二维表不断代替上一状态的二维表。

 
 
 
PS:dp数组优化前,j和t是从前向后遍历还是从后向前遍历都不影响其结果,因为计算当前i是参照i-1时的数据。 
 
 
一道题做了好久……各种细节出错,不参照答案写不出来,多维动态数组对我而言还是有一定难度的,哭……
 
参考:
lintcode: k Sum 解题报告  讲解详细,启发意义很大
LintCode-k数和  讲解清晰,代码简洁
LintCode -- k数和  代码很简洁
 
 
标记下我最开始的递归代码:
class Solution {
public:
    /**
     * @param A: An integer array
     * @param k: A positive integer (k <= length(A))
     * @param target: An integer
     * @return: An integer
     */
    int kSum(vector<int> &A, int k, int target) {
        // write your code here
    int result=0;
    if (A.empty())
    {
        return result;
    }
    ksum(A,k,target,0,0,0,result);
    return result;
    }
    
    void ksum(vector<int> &A, int k, int target,int sum,int ind,int size,int &result)
{
    if (size==k)
    {
        if (sum==target)
        {
            result++;
        }
        return ;
    }
    if (ind>=A.size())
    {
        return ;
    }
    ksum(A,k,target,sum+A[ind],ind+1,size+1,result);
    ksum(A,k,target,sum,ind+1,size,result);
}
    
};

 

 

 

原文地址:https://www.cnblogs.com/Tang-tangt/p/9383772.html