算法设计与分析——分治与递归——整数划分问题

将正整数n表示为一系列正整数之和,

     n=n1+n2+n3+n4+......+nk   (其中,n1>=n2>=n3>=n4........>=nk>0,k>=1)

正整数n的这种表示成为正整数n的划分。正整数n的不同划分个数成为正整数n的划分数,记作p(n)。

例如,正整数6有如下11种划分:

6;

5+1;

4+2,4+1+1;

3+3,3+2+1,3+1+1+1;

2+2+2,2+2+1+1,2+1+1+1+1;

1+1+1+1+1+1;

其实这种问题可以认为是把n划分为 加数小于或等于某个数的划分,在这里把这个数成为m。例如,对6的划分可以认作是将6划分为加数小于等于6的划分,因为6的加数确实小于等于6,为什么要引入这个m呢,是因为我们发现,从这个角度思考,比较容易求解。我们将划分的种类数记为q(n,m)

在递归里,要对形参进行判断

(1)当n=1时 q(1,m):表示是对1的划分,那么只有一种划分方式 1

(2)当m=1时q(n,1):当m=1时其实就是把让所有加数小于等于1,那就是所有加数都是1咯(不考虑负数),当然也只有一种划分方式

(3)当n==m时q(n,n):此时就是对n的划分出来的数没有限制,默认限制就是不大于n,此时划分的总类数要分两种情况才比较好解决:

       1.划分出来的数包含n(或m,因为n==m):那只有一种方式 比如 6的划分 只有 6;一种方式2.划分出来的数不包含n(或m,因为n==m):就可以认为是将6划分出来的数都小于6,其实就是都小于或等于5,接下来        其实就是求出来q(n,n-1)或者是q(n,m-1),此时n>m-1,放到递归方程里就是求解q(n,m) n>m综合起来 q(n,n)=1+q(n,m-1)

(4)当n>m时:当遇到这个问题时,其实可以看做是对n的划分有了条件,就是所有的划分出来的数小于m,在上文中,6有11种划分方式,那是没有对6划分出来的数进行限制,当要使划分出来的数都小于某个数时比如5时,那就不是11种了。

5+1;

4+2,4+1+1;

3+3,3+2+1,3+1+1+1;

2+2+2,2+2+1+1,2+1+1+1+1;

1+1+1+1+1+1;

这个时候分两种情况:包含m和不包含m :

不包含m就是:

4+2,4+1+1;

3+3,3+2+1,3+1+1+1;

2+2+2,2+2+1+1,2+1+1+1+1;

1+1+1+1+1+1;这些情况,其实就是求6的划分出来的数小于等于4的情况,放到递归方程就是 q(n,m-1)

包含m就是:

5+1;

这个时候,确定这种划分数量的时候m不再是主角,我们只要求出来n-m的划分情况就行了,因为此时的m的划分情况,取决于n-m。 比如包含m=5的划分情况就是 6-5=1的情况,比如包含4的划分情况就是求6-4=2,2的没有限制的划分情况。放到递归方程里面就是q(n-m,m)

(5)q(n,m)n<m:n<m时,比如n=6,m=7 求得就是6得划分数小于等于7的情况,其实就是求解小于等于6,故此时情况就是求解q(n,n);

根据以上分析:

q( n, n ) = 1, 当 n ==1;

q( n, n ) = 1, 当m == 1;

q( n, n ) = q( n,n ) , 当n < m;

q( n, n ) = q( n, m-1) +1 , 当n == m;

q( n, n ) = q( n - m, m ) + q( n , m -1) , 当n > m>0;

#include<iostream>
using namespace std;
int q(int n,int m)
{if((n<0)||(m<0))return 0;if((n==1)||(m==1))return 1;if(n<m)return q(n,n);if(n==m)return (1+q(n,m-1));if(1<m<n)return q(n,m-1)+q(n-m,m);
}
int main()
{int n;cout<<"输入需要来解决的整数划分问题的数字:"<<endl;cin>>n; cout<<n<<"的整数划分的个数一共有"<<q(n,n);return 0;}

在这里插入图片描述

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