将数组分成和相等的若干子数组

本文探讨了如何将一个整数数组分割成尽可能多的子数组,使这些子数组的和相等。通过分析数组的最大值和总和,确定可能的最大分割数,并介绍了一种递归方法来寻找符合条件的子集。

问题描述:对一个整数数组,将其分为k个子数组,使得各数组的和相等。求k的最大值

思路:

1.记数组a中的最大元素为max,a本身的和为sum,则m的值不会超过ceil(sum/max)。因为若m > ceil(sum, max),则max不可能被放到任何一个子数组中

2.在1的基础上,记k为当前分割份数,k从ceil(sum, max)遍历至1,判断能否分成k个相等和子数组,具体判断方法为:

  • 若sum%k == 0,说明sum在数值上能被k整除,则进行下一步;否则k--
  • 找出数组a中所有和为sum/k的子集(这是一个子集和问题),除去有相互之间有交集的子集,剩余个数若不小于k,则当前k值为问题所求解;若剩余个数小于k,则k--并回到上一步

代码:
int b[100];  //全局变量,每一个元素记录某个k下的一个和为sum/k的子集
int cnt, flag;  //cnt记录数组b的大小,flag用于求子集和时记录满足条件的子集

void find_subset(int a[], int n, int sum, int k){
	if(sum == 0) b[cnt++] = flag;  //找到一个满足条件的子集,放入数组b
	else if(sum > 0 && n > 0){
		flag ^= (1<<k);  //将flag对应位置1,表示当前子集包含a[k]
		find_subset(a, n-1, sum-a[k], k+1);
		flag &= ~(1<<k);  //将flag对应位置0,表示当前子集不包含a[k]
		find_subset(a, n-1, sum, k+1);
	}
}

void process(int a[], int n){
	int max = INT_MIN;
	int sum = 0;
	for(int i = 0; i < n; i++){
		sum += a[i];
		max = (a[i] > max) ? a[i] : max;  //找出max
	}
	int max_k = sum/max;  //最多能分为max_k部分,当前分为i部分
	for(int k = max_k; k >= 1; k--){  //k为当前分割份数
		if(sum%k == 0){  //只有在sum能被k整除的情况下才继续判断
			cnt = 0, flag = 0;
			find_subset(a, n, sum/k, 0);
			int cnt1 = cnt;  //cnt1记录除去相交子集后的个数
			for(int i = 0; i < cnt-1; i++){
				for(int j = i+1; j < cnt; j++){
					if((int)(b[i]&b[j]) != 0){  //相交,数组b中的每个元素代表一个和为sum/k的子集
						b[i] = 0;  //确保打印时跳过相交子集
						cnt1--;
					}
				}
			}
			if(cnt1 >= k){  //得出问题的解,打印输出
				printf(">>>>>> %d\n", k);
				for(int i = 0; i < k; i++){
					if(b[i] != 0){
						for(int j = 0; j < n; j++)  //b[i]指示打印
							if((b[i]>>j)&1 == 1) printf("%d ", a[j]);
						printf("\n");
					}
				}
				return;
			}
		}
	}
}


划分相等子数组是一个常见的算法问题,通常涉及到如何将一个整数数组划分为若干个连续的、元素之相等子数组。下面我们将通过 C 语言的方式实现这一目标,并详细介绍其中的核心思想。 --- ### 核心思路 1. **计算总**:首先需要遍历整个数组并求出所有元素的总 `sum`。 2. **判断可行性**:如果总不能被期望的分割次数 `k` 整除,则直接返回无法完任务的结果。 3. **动态规划或回溯法**:可以利用递归加剪枝的方式来尝试每一种可能性,在过程中累积每个部分的值并与平均值比较,若匹配则进入下一个组别继续检查。 4. **边界条件处理**:注意考虑一些特殊输入情况比如空数组或是单元素的情况。 以下是基于上述原理的一个简单示例程序: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> int canPartitionKSubsets(int* nums, int numsSize, int k) { // 计算总数是否能分成k份以及最大值不超过均值 if (nums == NULL || numsSize <=0 ) return false; int sum = 0; for(int i=0;i<numsSize;i++) sum += nums[i]; if(sum % k != 0) return 0; int target = sum / k; // 每一组的目标大小 // 对数组排序有助于提前结束搜索路径(优化) qsort(nums, numsSize, sizeof(int), compare); if(nums[numsSize -1] >target) return 0;// 单一数字就超出了目标范围不可能立 char used[16]={};// 假设最多支持15个不同的桶状态标记使用过的index位置信息即可满足题意需求长度限制为题目给定约束之内即可不用过大分配空间浪费资源 return backtrack(k, 0,target ,used ,nums, numsSize ); } // 定义其他辅助函数如backtrack() 及compare() ``` 由于完整版涉及较多细节包括但不限于深度优先搜寻(DFS),这里仅给出框架代码作为参考。对于初学者来说建议先理解其背后的数学逻辑再逐步完善每一环节直至最终解决该挑战为止! --- #### 示例解释 假设我们有这样一个测试用例: ```plaintext Input: [4, 3, 2, 3, 5, 2, 1], k = 4 Output: true Explanation: It's possible to divide it into 4 subsets (5),(1,4),(2,3),(2,3) with equal sums. ``` 这表明原始列表能够功拆解四个彼此独立且内部数值累加结果一致的小集合形式呈现出来给我们查看验证正确与否! ---
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