牛客网 整数拆分(dp,递推)

本文探讨了一种整数拆分的算法,通过将整数拆分为2的幂次方和,寻找不同拆分方式的总数。文章详细分析了奇数和偶数情况的拆分规律,并给出了一种高效的动态规划解决方案。

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整数拆分

题目描述

一个整数总可以拆分为2的幂的和,例如: 7=1+2+4 7=1+2+2+2 7=1+1+1+4 7=1+1+1+2+2 7=1+1+1+1+1+2 7=1+1+1+1+1+1+1 总共有六种不同的拆分方式。 再比如:4可以拆分成:4 = 4,4 = 1 + 1 + 1 + 1,4 = 2 + 2,4=1+1+2。 用f(n)表示n的不同拆分的种数,例如f(7)=6. 要求编写程序,读入n(不超过1000000),输出f(n)%1000000000。

输入描述:

每组输入包括一个整数:N(1<=N<=1000000)。

输出描述:

对于每组数据,输出f(n)%1000000000。

输入
7
输出
6
思路

首先手写出前10找到规律:

2可以拆分成2种:

  • 1+1
  • 2

3可以拆分成2种:

  • 1+1 +1
  • 2 +1

4可以拆分成4种:

  • 1+1+1+1
  • 1+1+2
  • 2+2
  • 4

5可以拆分成4种:

  • 1+1+1+1 +1
  • 1+1+2 +1
  • 2+2 +1
  • 4 +1

6可以拆分成6种:

  • 1+1+1+1+1+1
  • 1+1+1+1+2
  • 1+1+2+2
  • 1+1+4
  • 2+2+2
  • 2+4

7可以拆分成6种:

  • 1+1+1+1+1+1 +1
  • 1+1+1+1+2 +1
  • 1+1+2+2 +1
  • 1+1+4 +1
  • 2+2+2 +1
  • 2+4 +1

8可以拆分成10种:

  • 1+1+1+1+1+1+1+1
  • 1+1+1+1+1+1+2
  • 1+1+1+1+2+2
  • 1+1+2+2+2
  • 1+1+1+1+4
  • 1+1+2+4
  • 2+2+2+2
  • 2+2+4
  • 4+4
  • 8

9可以拆分成10种(8的每一种+1)

10可以拆分成14种:

  • 1+1+1+1+1+1+1+1+1+1
  • 1+1+1+1+1+1+1+1+2
  • 1+1+1+1+1+1+2+2
  • 1+1+1+1+2+2+2
  • 1+1+2+2+2+2
  • 1+1+1+1+1+1+4
  • 1+1+1+1+2+4
  • 1+1+2+2+4
  • 1+1+4+4
  • 1+1+8
  • 2+2+2+2+2
  • 2+2+2+4
  • 2+4+4
  • 2+8

通过手写可以发现基本的规律,当n为奇数的时候,可以拆分的数量和n-1的拆分数一样

那么当n为偶数的时候怎么办呢?

我的思路是因为奇数的划分数比较好求,所以把偶数往奇数上面靠,因此想到偶数可以划分成两个奇数的和,但是奇数应该如何选择呢?

如果是靠近中值去划分,那么以10为例,划分成5+5,那么假设dp[10]=dp[5]*dp[5],显然会多出很多种重复的情况,左边的5如果表示成2+2+1,而右边的5也可以表示为2+2+1,那么这两种拆分方式(1+4 1+2+2)与(1+2+2 1+4)会重复, 考虑到不太容易减去重复的情况,所以想到了划分为1和n-1

但是这存在没有考虑到的情况,就是拆分全为偶数的情况,那么一共有n/2个2,以10为例等价于5的拆分,因此当i为偶数的时候:dp[i]=dp[i/2]+dp[i-1]
在这里插入图片描述

代码
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
#define MAXN 1000005
#define mod 1000000000
int dp[MAXN];
void init(){
    memset(dp,0,sizeof(dp));
    dp[1]=1;
    dp[2]=2;
}
int main(){
    int n;
    while(scanf("%d",&n)!=EOF){
        init();
        for (int i=3;i<=n;i++){
            if (i%2==1){
                dp[i]=dp[i-1];
            }else {
                dp[i]=dp[i/2]+dp[i-1];
            }
            dp[i]%=mod;
        }
        printf("%d\n",dp[n]);
    }
    return 0;
}

### 实现整数拆分为多个二进制数之和的方法 要实现将一个整数拆分为多个二进制数之和的形式,可以通过动态规划的思想解决此问题。以下是详细的说明以及示例代码。 #### 动态规划思路 定义 `f(n)` 表示将整数 `n` 拆分为若干个不同二进制数相加之和的方式总数。为了计算 `f(n)` 的值,可以利用如下递推关系: - 如果当前考虑的是数值 `i`,则将其分解为两部分:一部分是最后一个使用的二进制数 `j`,另一部分则是剩余的部分 `i-j`。 - 对于每一个可能的二进制数 `j`(即满足 \( j \leq i \) 并且 \( j \) 是 2 的幂次方),我们有状态转移方程: \[ f(i) = f(i) + f(i - j) \] 其中,\( j \in \{1, 2, 4, 8, ...\} \) 即所有的二进制单位权重[^1]。 由于题目要求输出的结果是对 \( 10^9 \) 取模后的值,因此在每次更新过程中都需要取模操作以防止溢出。 --- #### 示例代码 (C++) 下面是基于上述算法的具体实现代码: ```cpp #include <bits/stdc++.h> using namespace std; const int MOD = 1e9; int dp[1000001]; // 定义dp数组用于存储中间结果 int main() { memset(dp, 0, sizeof(dp)); // 初始化dp数组全为0 dp[0] = 1; // 初始条件:当目标值为0时,有一种方案 for(int j = 1; j <= 1000000; j *= 2){ for(int i = j; i <= 1000000; ++i){ dp[i] = (dp[i] + dp[i - j]) % MOD; // 更新状态并取模 } } int n; cin >> n; // 输入待查询的整数n cout << dp[n] << endl; // 输出最终结果 return 0; } ``` --- #### 关键点解析 1. **初始化**:设置 `dp[0]=1`,因为对于任何数来说,如果不需要选取其他数字,则本身就构成一种合法解法。 2. **外层循环控制二进制权值**:通过遍历所有可能作为加项的二进制权值(如 1、2、4...),逐步构建更大的数值组合可能性。 3. **内层循环更新DP表**:针对每个固定的二进制权值,在其范围内依次增加新的贡献到更高位上,从而完成整个表格填充过程。 4. **取模运算**:为了避免大数处理带来的复杂度提升,每一步都进行了对 \(10^9\) 的取余操作。 --- #### 时间与空间复杂度分析 - **时间复杂度**: 大约为 O(k * N),其中 k 是有效二进制权值的数量 (\(\log_2(N)\)),而 N 是最大输入范围内的自然数数量。总体而言效率较高能够胜任本题需求。 - **空间复杂度**: 使用了一个大小固定的一维 DP 数组来保存中间状态信息,故占用额外内存资源较少。 ---
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