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整數(shù)劃分問題是算法中的一個經(jīng)典命題之一,有關(guān)這個問題的講述在講解到遞歸時基本都將涉及。所謂整數(shù)劃分,是指把一個正整數(shù)n寫成如下形式:</br></br>
n=m1+m2+...+mi; (其中mi為正整數(shù),并且1 <= mi <= n),則{m1,m2,...,mi}為n的一個劃分。</br></br>
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(shù)為f(n,m);</br></br>
例如但n=4時,有5個劃分,{0,0,0,4},{0,0,3,1},{0,0,2,2},{0,2,1,1},{1,1,1,1};</br></br>
注意{0,0,1,3} 和 {0,0,3,1}被認(rèn)為是同一個劃分。</br></br>
該問題是求出n的所有劃分個數(shù),即f(n, n)。下面我們考慮求f(n,m)的方法;
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<a>遞歸法</a></br>
根據(jù)n和m的關(guān)系,考慮以下幾種情況:</br>
(1)當(dāng) n = 1 時,不論m的值為多少(m > 0 ),只有一種劃分即 { 1 };
<pre><code> 因此 f(1, m) = 1;</code></pre></br>
(2)當(dāng) 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 };</br>
<pre><code> 因此 f(n, 1) = 1;</code></pre></br>
(3)當(dāng) n = m 時,根據(jù)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,即劃分中最大的數(shù)字也比 n 小,也就是 n 的所有 ( n - 1 ) 劃分。
<pre><code> 因此 f(n, n) = 1 + f(n, n-1);</code></pre></br>
(4)當(dāng) n < m 時,由于劃分中不可能出現(xiàn)負(fù)數(shù),因此就相當(dāng)于 f(n, n), 轉(zhuǎn)至第三種情況;</br></br>
(5) 但 n > m 時,根據(jù)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),可能再次出現(xiàn) m,因此是(n - m)的 m 劃分,因此這種劃分個數(shù)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(shù)為 f(n, m - 1);
<pre><code> 因此 f(n, m) = f(n - m, m) + f(n, m - 1);</code></pre>
綜合以上情況,我們可以看出,上面的結(jié)論具有遞歸定義特征,其中(1)和(2)屬于回歸條件,(3)和(4)屬于特殊情況,將會轉(zhuǎn)換為情況(5)。而情況(5)為通用情況,屬于遞推的方法,其本質(zhì)主要是通過減小m以達(dá)到回歸條件,從而解決問題。其遞推表達(dá)式如下:
<pre><code>
f(n, m) = 1; ( n = 1 or m = 1 )
f(n, n); ( n < m )
1+ f(n, m - 1); ( n = m )
f(n - m, m) + f(n, m - 1); ( n > m )
</code></pre>
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給出代碼如下(c/c++實(shí)現(xiàn))
<pre>
<code>
int f(int i, int j)
{
int ret;
if (j == 1 || i == 1)//情況(1),(2)
return 1;
else if (i == j)//情況(3)
ret = 1 + f(i,j-1);
else if (i < j)//情況(4)
ret = f(i, i);
else if (i > j)//情況(5)
ret = f(i-j,j) + f(i,j-1);
return ret;
}
</code>
</pre>
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注:本文原稿摘自http://www.cnblogs.com/hoodlum1980/archive/2008/10/11/1308493.html