14.剪绳子

探讨如何使用动态规划解决绳子剪裁问题,以获得各段绳子长度乘积的最大值。通过实例分析,讲解了动态规划的实现思路与Python代码实现。

题目描述

给你一根长度为n的绳子,请把绳子剪成整数长的m段(m、n都是整数,n>1并且m>1),每段绳子的长度记为k[0],k[1],...,k[m]。请问k[0]xk[1]x...xk[m]可能的最大乘积是多少?例如,当绳子的长度是8时,我们把它剪成长度分别为2、3、3的三段,此时得到的最大乘积是18。

输入输出

输入8,输出则为18

思路1:动态规划思想。什么样的题可以用动态规划思想求解:1.题目是最优化问题 2.最优化问题可以分解成很多小的最优化子问题  3.分解的子问题有重叠部分。把一条长为n的绳子剪成2段,使得长度的乘积最大,从长度为i的地方剪,那么得到的乘积是i*(n-i)。但不知道从哪里开始,那么就试呗,从i=1,i=2,i=3,...,i=n-1的地方剪,长度最大的乘积是max(i*(n-i))。但是现在不是让剪两段,现在是要剪成m段,这m段长度的乘积是最大的。...........

python题解:

# -*- coding:utf-8 -*-
class Solution:
    def cutRope(self, number):
        # write code here
        if number<2:
            return 0
        if number==2:
            return 1
        if number==3:
            return 2
        
        f=[0]*(number+1)  ##f={}也可以
        f[0]=0
        f[1]=1
        f[2]=2
        f[3]=3
        
        for num in range(4,number+1):
            tmp_max=0
            for i in range(1,number/2+1):
                if f[i]*f[num-i]>tmp_max:
                    tmp_max=f[i]*f[num-i]
            f[num]=tmp_max
        final_max=f[number]
        return final_max
            

这道题也可以变形呀,可以问乘积最大时,绳子被剪成了几段?

<think>嗯,我现在要解决的问题是,给定三根长度分别为a、b、c的绳子,用刀三次,每次只能一根绳子,且每次断后的每一都必须是整数长度。问是否有可能在三次断后,所有的绳子(包括原来的和断后的)长度都相等。如果可以,输出yes,否则no。 首先,我需要理解题目中的条件。每次一根绳子,会将它分成两,且这两长度都是整数。每一次断操作算一次使用刀的机会,总共有三次机会。最终所有长度都必须相等。 那怎么分析这个问题呢?可能需要找到一种方式,让所有绳子断后的总数合适,且每长度相同。或者考虑总长度是否能被某个数整除,并且的次数足够。 比如,假设最终每长度为d。那么总长度之和必须是d的倍数。因为总长度是a + b + c,所以d必须是这三个数的公约数。或者说,总长度之和除以d得到总数,而数必须等于原来的绳子数加上断的次数(因为每次一根绳子数增加1)。初始有3根,三次,最终数是3 +3=6。所以总长度必须是6d,即d=(a+b+c)/6。但这里可能还有其他的情况,比如如果其中某些绳子原本就可以分成多而不需要那么多次的话? 比如,假设原来的绳子长度都是d的倍数。比如一根长度为k*d的绳子,需要k-1次才能分成kd。所以对于每根绳子来说,所需的次数是(长度/d)-1。总次数应该是各根绳子所需的次数之和,而这个总次数必须不超过3次。同时,总数应该是各根绳子被分成的数之和,即(a/d + b/d + c/d)=6?因为每次断增加一,三次断后总共有3+3=6。所以总数是6,所以总长度必须等于6d。即d=(a+b+c)/6。 所以可能的条件是: 1. a + b + c必须能被6整除,即d=(a+b+c)/6是一个整数2. 每根绳子长度必须是d的倍数,即a、b、c都必须是d的倍数。 3. 各根绳子所需的的次数之和不超过3次。每根绳子所需的的次数是(长度/d)-1,所以总次数为 (a/d + b/d + c/d) -3 ≤3。也就是 (a/d + b/d + c/d) ≤6。但因为总长度是6d,所以 a/d +b/d +c/d =6。所以总次数是6-3=3次,刚好等于3次。所以条件1和2满足的情况下,总次数刚好是3次,所以可以满足。 所以问题转化为:是否存在d,使得d=(a+b+c)/6是整数,且a、b、c都能被d整除。如果存在这样的d,则输出yes,否则no。 那这个时候,如何判断是否存在这样的d呢?这需要总长度a+b+c是6的倍数,并且每个绳子长度都能被这个d整除。所以d必须是三个数的公约数,同时6d必须等于总和。或者换句话说,总和必须能被6整除,且三个数的最大公约数必须至少是总和除以6的约数? 或者更直接地说,总和S = a + b + c必须能被6整除,然后S/6必须能整除a、b、c中的每一个。 举个例子,比如输入是3 3 3,总和是9,不能被6整除,所以不可能。输出no。 再比如输入是2 2 2,总和6,6/6=1,每个数都能被1整除。所以每根绳子需要的次数是2/1 -1=1次,三根总共有3次,正好,所以可行。输出yes。 另一个例子,输入是4 4 4,总和12,12/6=2。每个数都是4,都能被2整除。每根绳子需要的次数是4/2-1=1次,总共有3次,刚好。输出yes。 那这个时候,问题可以转化为: 总和S = a + b + c必须是6的倍数,并且每个a、b、c都能被S/6整除。如果是这样,输出yes,否则no。 那这时候,我们可以先计算总和S,看是否能被6整除。如果不能,直接输出no。如果能,计算d=S/6,然后检查a、b、c是否能都被d整除。如果都能,则yes,否则no。 那回到用户提供的代码,它的逻辑是不是这样呢? 用户给出的代码是: 输入三个数,排序后,判断中间和最大的能否被最小的整除。如果不能,则输出no。否则,计算需要的的次数是(a[2]/a[1] -1)+(a[3]/a[1] -1)。然后如果总次数≤3则yes,否则no。 但这里显然有问题。例如,假设输入是2 2 2,排序后都是2。中间和最大的都能被最小的2整除。那么的次数是(2/2-1)+(2/2-1)=0+0=0,总次数0,≤3,输出yes。这正确。但假设输入是4 4 4,总和是12,d=2。这时候代码的处理方式呢? 原代码中排序后的数组a[1]=4,a[2]=4,a[3]=4。那么判断中间和最大的是否能被最小的4整除?是的。然后cuts_needed = (4/4-1)+(4/4-1)=0+0=0。总次数0,输出yes。这也是正确的。 那另一个例子,假设输入是2 2 8。总和是12,d=2。每个数是否都能被2整除?是的。所以每根绳子的次数是2/2-1=0,2/2-1=0,8/2-1=3。总次数0+0+3=3,刚好。所以应该输出yes。但用户给出的代码中,排序后的数组是22,8。a[1]=2,a[2]=2,a[3]=8。代码判断中间和最大的能否被最小的整除。即中间数a[2]=2 %a[1]=2等于0,最大的a[3]=8%2=0。所以通过。然后cuts_needed=(2/2-1)+(8/2 -1)=0 +3=3,等于3,输出yes。正确。 那代码中的cuts_needed的计算式是(a[2]/a[1] -1) +(a[3]/a[2]-1)。为什么这里是a[3]/a[2]-1?而不是a[3]/a[1]-1? 比如,当三个数排序后,假设a[1]是d,那么如果中间的a[2]是k*d,最大的a[3]是m*d。那么正确的cuts_needed应该是(k-1) + (m-1) + (a[1]/d -1)?不,原问题中每个绳子被分成的数等于它们的长度除以d。所以总次数是总和各数减一的总和。例如,三个绳子数分别为a/d, b/d, c/d。每个对应的次数是数-1。总次数是(a/d +b/d +c/d) -3。如果总和是6d,那么总数是6,所以总次数是6-3=3次。 那在用户代码中,排序后的数组是a[1] <=a[2] <=a[3]。代码中假设a[2]是a[1]的倍数,a[3]是a[2]的倍数。这时候,a[3]是否一定是a[1]的倍数呢?是的。比如,如果a[1]是d,a[2]是k*d,a[3]是m*k*d。那么总和是d +k d + m k d =d(1 +k +m k) =6d → 1 +k +m k=6。这可能吗? 例如,当d=2,k=1,那么m*k= m → 1+1 +m=6 → m=4。那么 a[3]=4*1*2=8。总和是2+2+8=12=6*2。这时各的次数是(2/2-1)=0,(2/2-1)=0,(8/2-1)=3。总次数3,正确。用户代码中的计算式是(a[2]/a[1]-1)+(a[3]/a[2]-1)= (2/2-1)+(8/2-1)=0+3=3,正确。 但为什么用户代码只计算了这两个项?比如,如果中间的绳子不是被最小的整除,那么代码的条件会拒绝。比如当三个数分别为d, d, 4d的情况。例如,a=1,b=1,c=4。总和6,d=1。各次数是0+0+3=3次。用户代码的条件是中间和最大的都能被最小的整除,是的。计算cuts_needed=(1/1-1)+(4/1-1)=0 +3=3,正确。 但是如果三个数不是按这种方式排列的呢?比如,假设a=2,b=4,c=6。总和是12,d=2。各绳子数分别为2/2=1,4/2=2,6/2=3。总次数是0 +1+2=3。这时候用户代码中的排序后的数组是2,4,6。判断中间数4是否能被a[1]=2整除,是的。最大的6是否能被a[1]=2整除?是的。那么代码中的条件会通过。然后计算cuts_needed=(4/2-1) +(6/4-1)= (2-1)+(1.5-1)。哦,这里有问题,因为6/4是1.5,不是整数。这时候条件判断里的a[3]%a[2]是否为0? 啊,这时候问题出现了。原代码的条件是判断a[2]%a[1]==0 和 a[3]%a[1]==0。也就是中间和最大的绳子是否能被最小的整除。而用户提供的代码中的条件判断可能有错误,因为如果最大的绳子是中间的倍数,而不是最小的倍数的话,可能无法被检测到。 比如,假设三个绳子2、4、6。那么总和12,d=2。每个都能被2整除。但按代码中的条件,排序后的数组是2,4,6。判断中间数4是否能被2整除,是的。最大的6是否能被2整除,是的。所以条件成立。然后cuts_needed=(4/2 -1) +(6/4 -1)= (2-1) + (1.5-1) → 1 +0.5=1.5。这时候,因为代码中的变量是整数,所以6/4=1,在整数除法下,得到6/4=1?这会导致错误。 例如,在C++中,整数相除是取整的。例如,6/4等于1。所以(6/4-1)=0。这样,cuts_needed=1+0=1。总次数是1次,而实际需要的次数是(2/2-1=0) +(4/2-1=1)+(6/2-1=2)→总次数0+1+2=3次。所以这时候,用户提供的代码中的计算式是错误的,导致cuts_needed=1,而实际需要3次。这时候代码会错误地输出yes,而实际应该可以满足条件的,因为总次数是3次。但根据代码的计算式,得到cuts_needed=1,所以判断yes。这显然是错误的。 这说明用户提供的代码中的逻辑存在错误。那问题出在哪里? 用户提供的代码的条件是,中间和最大的绳子都必须被最小的整除。而计算cuts_needed时,只计算中间绳子被分成的次数(a[2]/a[1]-1)以及最大的绳子被中间绳子分成的次数(a[3]/a[2]-1),这样是否正确? 比如,在例子a=2,4,6时,假设a[1]=2,a[2]=4,a[3]=6。代码的条件判断通过,因为4%2=0,6%2=0。所以进入else块。cuts_needed=(4/2-1)+(6/4-1) → (2-1)+(1-1)=1+0=1。所以输出yes。但实际需要的次数是: 各绳子数分别为2/2=1(不需要),4/2=2(需要1次),6/2=3(需要2次)。总次数0+1+2=3次。所以应该输出yes。但用户代码中的cuts_needed=1,此时判断1<=3,输出yes。所以结果是对的,但计算方式是否正确? 或者,这个例子中的代码是否正确? 这似乎矛盾。比如,在代码中,最大的绳子被中间绳子分成的次数是(6/4-1)等于1-1=0次。但实际上,最大的绳子是6,需要分成3,每2。而中间绳子是4,已经被分成2。所以中间绳子被分成的次数是4/2-1=1次。最大的绳子被分成的次数是6/2-1=2次。所以总次数是1+2=3次。但在用户代码中,代码的计算式得到的是(4/2-1) +(6/4-1)=1+0=1次。这明显是错误的。这说明用户提供的代码中的逻辑错误,导致在特定情况下错误地计算所需次数。 这说明用户提供的代码可能存在错误。那正确的条件应该是什么? 正确的条件是总和必须能被6整除,且每个绳子都能被d=总和/6整除。然后总次数是各绳子数-1的总和,即(a/d + b/d +c/d)-3。如果这个等于3,则可以。所以正确的判断应该是总和是6的倍数,并且每个绳子都是d的倍数,同时(总和各绳子/d 的总和)-3 ≤3。但总和是6d,所以各绳子/d的总和是6,所以总次数是6-3=3,正好。所以只要总和是6的倍数,并且每个绳子都能被d整除,那么总次数刚好是3,所以输出yes。否则no。 所以正确的逻辑应该是: 计算总和S = a +b +c。如果S %6 !=0 →no。否则,d=S/6。检查a%d==0, b%d==0, c%d==0。如果都满足,则yes,否则no。 用户提供的代码并没有这样做,而是进行了另一种判断。例如,在代码中,先排序,然后判断中间和最大的能否被最小的整除。假设最小的数就是d?或者认为中间和最大的数都是最小的数的倍数? 例如,假设输入为2,4,6。总和S=12,d=2。各数都能被2整除。所以应该输出yes。用户代码的条件判断中间数4%2==0,最大数6%2==0,成立。所以进入else块。计算cuts_needed为(4/2-1)+(6/4-1)=1 +0=1。因为1<=3,输出yes。虽然计算方式错误,但结果是对的。这可能只是巧合。 另一个例子,输入是3,3,6。总和12,d=2。每个数是否都能被2整除?3不能被2整除,所以不能。正确的结果是no。但用户代码中的排序是3,3,6。中间数3%3=0,最大数6%3=0。所以条件成立。计算cuts_needed=(3/3-1) + (6/3-1)=0+1=1。所以输出yes。但正确的答案应该是no,因为3不能被d=2整除。这说明用户提供的代码存在错误。 所以用户提供的代码是错误的,因为它的逻辑有问题。正确的判断应该是总和是否是6的倍数,并且每个数都能被总和/6整除,而不是仅仅判断中间和最大的数是否能被最小的整除。 那用户的问题是关于为什么代码中写成a[3]/a[2]-1,而不是a[3]/a[1]-1。这可能是因为代码中的逻辑认为,中间数已经是a[1]的倍数,而最大的数是中间数的倍数。因此,最大的数可以分解为中间数的倍数,从而减少计算总次数时的步骤。例如,如果最大的数是中间数的k倍,那么分解中间数需要k1次,最大的数需要k2次,总次数是k1 +k2。但这种方式是否正确? 例如,当三个数分别为a, a*k, a*k*m时,那么总次数是(k-1) + (m-1)。但总次数应该等于(a*k/(a) -1) + (a*k*m/(a*k) -1 )= (k-1)+(m-1)。但总数是1 +k +m*k。而总和是a + a*k +a*k*m = a(1 +k +k*m) =6d。这里假设d=a,那么总和为a*(1 +k +k*m) =6a →1 +k +k*m=6。例如,当k=2,m=1,则1+2+2=5≠6。这样无法满足总和条件。因此,这样的方式可能无法覆盖所有情况。 这说明用户提供的代码中的条件并不正确,因为它假设中间和最大的数都是最小的数的倍数,而实际上可能存在其他情况,例如三个数都是d的倍数,但中间数不是最小的的倍数,或者最大的数不是中间数的倍数,但仍然是d的倍数的情况。例如,三个数分别为2,4,6。d=2。每个数都是d的倍数,但中间数4是d的2倍,最大的数6是d的3倍。这时,最大的数6是中间数4的1.5倍,此时代码中的条件判断认为最大的数是否被中间数整除?6%4=2≠0。所以代码的条件判断会失败,但实际上这种情况下总和是12,d=2,每个数都能被d整除,所以应该输出yes。但代码中的条件判断会拒绝,导致错误。 这进一步说明用户提供的代码是错误的。所以问题的答案应该是用户提供的代码存在错误,而正确的解决方法是计算总和是否是6的倍数,并且每个数都能被总和/6整除。 那么回到用户的问题,用户提供的代码中,为什么计算cuts_needed是(a[2]/a[1]-1) +(a[3]/a[2]-1)而不是用a[3]/a[1]-1?这可能是因为代码的作者认为中间数a[2]是a[1]的整数倍,而a[3]是a[2]的整数倍。所以中间数被分解的次数是(a[2]/a[1]-1),最大的数被分解的次数是(a[3]/a[2]-1)。总次数是这两部分的和。例如,当a[1]=2,a[2]=4,a[3]=8。这时,总次数是(4/2-1)+(8/4-1)=1+1=2次。总数是(2/2)=1,(4/2)=2,(8/2)=4。总数1+2+4=7,这显然超过了6,而且总和是2+4+8=14,不是6的倍数。所以这种情况不符合条件,但代码可能错误地认为符合条件。 这进一步说明用户提供的代码中的逻辑存在错误,不能正确处理所有情况。而正确的做法应该是检查总和是否为6的倍数,并且每个数都能被总和除以6整除。这样,总次数必然是3次,因为总数必然是6,所以各绳子被分解的次数总和是3次。 所以,用户的问题中的代码之所以将a[3]/a[2]-1作为计算式的一部分,是因为代码的作者假设中间数是a[1]的倍数,而最大的数是中间数的倍数,从而导致最大的数可以分解为中间数的若干。但这种假设并不总是成立,例如当三个数都是同一个d的倍数,但中间数并不是最大的数的因数时,代码会错误地计算所需的次数,导致错误的判断。 因此,用户提供的代码是错误的,正确的解决方法应该基于总和和公约数的判断。</think>要解决这个问题,我们需要判断是否可以通过最多三次切操作将三根绳子分割成若干等长的小。以下是关键步骤: ### 分析思路 1. **总长度的约束**:所有绳子的总长度必须能被6整除。因为每次切会增加一,三次切后总数为6。设每长度为$d$,则总长度需满足: $$a + b + c = 6d$$ 因此,$d = \frac{a + b + c}{6}$,必须是整数2. **各绳子的整除性**:每根绳子长度必须能被$d$整除,即: $$a \mod d = 0,\quad b \mod d = 0,\quad c \mod d = 0$$ 否则无法分割为整数。 3. **切次数的计算**:若某根绳子长度为$k \cdot d$,则需要切$k-1$次。总次数为各绳子切次数之和: $$\left(\frac{a}{d} - 1\right) + \left(\frac{b}{d} - 1\right) + \left(\frac{c}{d} - 1\right) = 3$$ 这正好满足三次操作的限制。 ### 错误代码的原因 原代码试图通过排序后检查中间数和最大数是否为最小数的倍数,但此方法不全面。例如: - 当绳子长度为$2, 4, 6$时,总长度$12$,$d=2$,满足条件。但原代码错误地计算切次数(认为$6 \div 4$的整数部分为1,导致漏算次数),而实际需3次切。 ### 正确解法 1. **检查总和是否为6的倍数**。 2. **计算$d$并验证各绳子能否被$d$整除**。 ### 代码实现 ```cpp #include <iostream> using namespace std; int main() { int a, b, c; cin >> a >> b >> c; int total = a + b + c; if (total % 6 != 0) { cout << "no"; return 0; } int d = total / 6; if (a % d == 0 && b % d == 0 && c % d == 0) { cout << "yes"; } else { cout << "no"; } return 0; } ``` ### 关键点总结 - **总和必须为6的倍数**:确保能分成6等长。 - **每根绳子必须能被$d$整除**:保证每整数。 - **切次数自动满足**:当上述条件成立时,总切次数恰好为3次。 原代码的错误在于未正确覆盖所有可能的情况,而上述方法通过直接验证总和和各数的整除性,确保逻辑的完备性。
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