思路
其实这是一道非常经典的分苹果问题:
有m个一样的苹果和n个一样的盘子,把苹果放盘子里,每个盘子允许0-m个苹果,求问有多少种分法?
与本题的共通之点在于,输入的正整数可以看成m个苹果,拆分出的加数个数可以看成n个盘子,例如:4 = 1 + 1 + 3,可以看成4个苹果分到3个盘子中的一种情况。
为了更好地理解,我们继续回到分苹果问题上。
我们假设分苹果的结果由这样一个函数得出:f(m, n)
思考一种特殊情况:如果只有1个苹果,或者只有1个盘子,无论怎么折腾是不是只有1种分法?
至此我们就轻松找到了递归解法的出口,也找到了动态规划的base。
但是注意,我们这里原题是拆分整数,理论上整数可以为0,拆分的个数也可以为0,我们把这种情况也划分进去(主要是为了更方便处理动态规划的数组,后面会说),转换成代码即为:
if m <= 1 or n <= 1:
f(m,n) = 1;
再考虑m<n的情况,盘子比苹果多得多,那我把多余的盘子拿走也不会有任何影响:
if m < n:
f(m,n) = f(m, m)
再考虑最后一种情况m>=n,苹果比盘子多或者和盘子一样多,可以由2种场景涵盖:
①不存在空盘子。我先把每个盘子都放上1个苹果,就不存在空盘子啦,然后继续分我的苹果:
f(m - n, n)
②存在空盘子。有空盘子存在,换种说法至少让1个盘子为空,那我先把这个空盘子拿出来,然后继续分我的苹果:
f(m, n - 1)
以上2种情况转换为代码即为:
if (m >= n):
f(m, m) = f(m - n, n) + f(m, n - 1)
最后这种情况为啥能等效,可能要花点力气去理解。
代码
现在我们可以开始撸代码了,先上递归解法:
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Scanner sc = new Scanner(System.in);
while (sc.hasNext()) {
int num = sc.nextInt();
System.out.println(cal(num, num));
}
}
private static int cal(int m, int n) {
if (m <= 1 || n == 1) {
return 1;
}
if (m < n) {
return cal(m, m);
} else {
return cal(m - n, n) + cal(m, n - 1);
}
}
}
但是递归解法自顶向下,效率很低,如果画一下递归调用栈,会发现存在大量的重复计算,提交也会超时。。。
这时候就可以用动态规划来解,同样的思路,只不过是反过来自底向上。
用一个二维数组来存放每次的计算结果,以方便复用,而这个数组的base就是当i、j小于等于1的时候,arr[i][j]=1:
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Scanner sc = new Scanner(System.in);
while (sc.hasNext()) {
int num = sc.nextInt();
System.out.println(dp(num, num));
}
}
private static int dp(int m, int n) {
int[][] arr = new int[m + 1][n + 1];
for (int i = 0; i <= m; i++) {
for (int j = 0; j <= n; j++) {
if (i <= 1 || j <= 1) {
arr[i][j] = 1;
} else if (i < j) {
arr[i][j] = arr[i][i];
} else {
arr[i][j] = arr[i - j][j] + arr[i][j - 1];
}
}
}
return arr[m][n];
}
}
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