整数集合分解

1.问题描述

令S为一个n个正整数的集合,n为偶数。请设计一个有效算法将S分成两个子集S1和S2,使每个子集中含有n/2个元素,而且S1中所有元素的和与S2中所有元素的和的差最大。这个算法的时间复杂性是什么?

2. 具体要求

输入的第一行是一个正整数m,表示测试例个数。接下来几行是m个测试例的数据,每个测试例的数据由两行组成,其中第一行为一个正整数n (n<=500),表示原整数集合的长度,第二行给出这n个整数序列,整数之间用一个空格隔开。

输出:对于每个测试例输出两行,分别表示新生成的整数集合。其中,第一行是元素和比较小的整数集合,第二行是元素和比较大的整数集合,整数之间用一个空格隔开。两个测试例的输出数据之间用一个空行隔开。

限于平台,输出的两个新整数集合中的数要求按照从小到大排序后输出。这对算法时间复杂性有一定影响。

3. 测试数据

输入:

    2

22

68 25 34 16 2 37 3 95 76 57 21 13 4 78 29 6 17 39 51 20 43 12

26

28 3 48 59 14 32 47 51 42 61 9 24 52 78 65 2 37 78 51 73 29 7 26 95 37 2

输出:

    2 3 4 6 12 13 16 17 20 21 25

    29 34 37 39 43 51 57 68 76 78 95

   

    2 2 3 7 9 14 24 26 28 29 32 37 37

  42 47 48 51 51 52 59 61 62 65 73 78 95

 

4. 设计与实现的提示

本题可以有多种方法算法时间复杂性是选取算法的重要依据。限于平台,输出的两个新整数集合要求按照从小到大排序后输出。这对算法时间复杂性可能有所影响。

#include "project.h"

struct testCase
{
int testLenth;
int* element;
};

//输出
void output(int* A, int lenth)
{
for (int i=0; i<lenth; i++)
{
   cout<<A[i]<<" ";
}
cout<<endl;
}

int main()
{
int testCount = 0;
cout<<"请输入测试用例的个数:";
cin>>testCount;
cout<<endl;

testCase* cases = new testCase[testCount];

for (int i=0; i<testCount; i++)
{
   int testLenth = 0;
   cout<<"请输入第"<<i+1<<"测试用例的长度:";
   cin>>cases[i].testLenth;
   cases[i].element = new int[cases[i].testLenth];
  
   for (int j=0; j<cases[i].testLenth; j++)
   {
    cout<<"请输入第"<<j<<"个元素:";
    cin>>cases[i].element[j];
   }
   cout<<endl;
}

//开始测试
for (i=0; i<testCount; i++)
{
  
   //分解 通过选择排序分解
   for (int j=0; j<cases[i].testLenth-1; j++)
   {
    int index = j;
    for (int k=j+1; k<cases[i].testLenth; k++)
    {
     if (cases[i].element[index] > cases[i].element[k])
     {
      index = k;
     }
    }
    if (index != j)
    {
     int num = cases[i].element[index];
     cases[i].element[index] = cases[i].element[j];
     cases[i].element[j] = num;
    }
   }
}

//输出
for (i = 0; i<testCount; i++)
{
   output(cases[i].element, cases[i].testLenth);
}


//释放内存
for (i=0; i<testCount; i++)
{
   delete cases[i].element;
}

delete cases;

cin.get();
cin.get();
return 0;
}

### 分治法整数因子分解算法实现 分治法是一种通过将复杂问题划分为更小的子问题来解决的方法。对于整数因子分解问题,可以通过递归的方式逐步缩小问题规模并求解。 以下是基于 Java C++ 的两种实现方式: #### 基于 Java 的分治法实现 Java 中的分治法实现主要依赖递归来完成因式分解的任务。以下是一个改进版本的代码示例[^1]: ```java import java.util.Scanner; public class IntegerFactorization { // 记录分解路径的数量 private static int count = 0; public static void factor(int n, String path) { if (n == 1) { System.out.println(path); count++; return; } for (int i = 2; i <= n; i++) { if (n % i == 0) { factor(n / i, path + " * " + i); } } } public static void main(String[] args) { Scanner scanner = new Scanner(System.in); System.out.print("输入要分解整数: "); int number = scanner.nextInt(); System.out.println(number + "="); factor(number, ""); System.out.println("总共有 " + count + " 种分解方法"); } } ``` 上述代码实现了完整的因式分解过程,并打印每种可能的分解形式以及总的分解数量。 --- #### 基于 C++ 的分治法实现 C++ 版本的实现同样采用递归的思想,但更加注重性能优化。下面提供了一个高效的实现方案[^2]: ```cpp #include <iostream> using namespace std; // 定义全局变量记录分解总数 long long total_count = 0; void factorize(long long n, string current_path) { if (n == 1) { cout << current_path.substr(1) << endl; // 输出当前路径(去掉开头多余的 '*') total_count++; return; } for (long long i = 2; i <= n; ++i) { if (n % i == 0) { factorize(n / i, current_path + "*" + to_string(i)); } } } int main() { long long n; cin >> n; cout << n << "=" << endl; factorize(n, ""); // 起始调用无前缀 cout << "Total decomposition methods: " << total_count << endl; return 0; } ``` 此代码不仅能够输出所有的分解组合,还能统计分解的总数目。 --- #### 输入/输出样例解释 假设输入 `8`,则程序会输出所有可能的分解情况及其总数: ``` 8= *2*2*2 *2*4 *4*2 *8 Total decomposition methods: 4 ``` --- #### 性能考虑与边界条件处理 由于题目中的最大值 \( n \leq 2000000000 \),因此需要特别注意时间效率空间开销。为了提高性能,可以引入 **记忆化搜索** 或者提前预处理素数表以减少不必要的重复计算[^3]。 例如,在实际应用中可加入埃拉托色尼筛法预先筛选出范围内的质数集合,从而加速判断某个数是否为因子的过程。 --- ###
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