leetcode-343. 整数拆分

探讨如何将正整数n拆分为至少两个正整数的和,以使这些整数的乘积最大化。通过分析拆分规则,提供了一种高效算法实现,包括最优、次优和最差拆分策略。

给定一个正整数 n,将其拆分为至少两个正整数的和,并使这些整数的乘积最大化。 返回你可以获得的最大乘积。

例:

输入: 2
输出: 1
解释: 2 = 1 + 1, 1 × 1 = 1。

输入: 10
输出: 36
解释: 10 = 3 + 3 + 4, 3 × 3 × 4 = 36。

拆分规则:
最优: 3 。把数字 n 可能拆为多个因子 3 ,余数为 0,1,2 三种情况。
次优: 2 。若余数为 2 ;则保留,不再拆为 1+1 。
最差: 1 。若余数为 1 ;则应把一份 3+1 替换为 2 + 2,因为 2 * 2 > 3 * 1。
算法流程:
当 n ≤ 3 时,按照规则应不拆分,但由于题目要求必须拆分,因此必须拆出一个因子 1,即返回 n−1 。
当 n > 3 时,求 n 除以 3 的 整数部分 a 和 余数部分 b (即 n=3a+b ),并分为以下三种情况:
当 b = 0 时,直接返回 3^a ;
当 b = 1 时,要将一个1+3 转换为 2+2,因此返回 3^{a-1} * 4;
当 b = 2 时,返回 3^a * 2。

class Solution {
    public int integerBreak(int n) {
        if (n <= 3) {
            return n - 1;
        }
        int a = n / 3;
        int b = n % 3;
        b = b == 0 ? 1 : b == 1 ? 4 : b;
        a = b == 4 ? a - 1 : a;
        return (int)Math.pow(3, a) * b;
    }
}


题解作者:jyd
参考链接:https://leetcode-cn.com/problems/integer-break/solution/343-zheng-shu-chai-fen-tan-xin-by-jyd/

### 代码实现 #### Java 动态规划实现 ```java class Solution { public int integerBreak(int n) { if (n == 2) return 1; if (n == 3) return 2; int[] dp = new int[n + 1]; dp[2] = 2; dp[3] = 3; for (int i = 4; i <= n; i++) for (int j = 1; j <= i; j++) dp[i] = Math.max(dp[i], j * dp[i - j]); return dp[n]; } } ``` #### C++ 贪心算法实现 ```cpp class Solution { public: int integerBreak(int n) { vector<int> numvec; if(n==2) return 1; if(n==3) return 2; if(n==4) return 4; do { numvec.push_back(3); n=n-3; if(n<=3) { numvec.push_back(n); break; } if(n==4) { numvec.push_back(4); break; } }while(1); int sum=1; for(int i=0;i<numvec.size();i++) { sum*=numvec[i]; } return sum; } }; ``` #### Java 另一种动态规划实现 ```java class Solution { public int integerBreak(int n) { //定义dp数组 int[] dp = new int[n + 1]; //初始化dp数组 dp[2] = 1; for(int i = 3; i <= n; i++){ for(int j = 1; j < i - 1; j++){ //j*(i-j)代表把i拆分为j和i-j两个数相乘 //j*dp[i-j]代表把i拆分成j和继续把(i-j)这个数拆分,取(i-j)拆分结果中的最大乘积与j相乘 dp[i] = Math.max(dp[i], Math.max(j * (i - j), j * dp[i - j])); } } return dp[n]; } } ``` ### 分析总结 本题要求将一个正整数 `n` 拆分为至少两个正整数的和,并使这些整数的乘积最大化。 #### 动态规划思路 - **确定 `dp` 数组含义**:`dp[i]` 表示分拆数字 `i` 可以得到的最大乘积 [^3]。 - **递推公式推导**:将 `i` 拆分成 `i - j` 和 `j` 的和,存在两种情况。一是 `i - j` 不再拆分,即 `j * (i - j)`;二是 `i - j` 继续拆分,即 `j * dp[i - j]`。所以递推公式为 `dp[i] = max({dp[i], (i - j) * j, dp[i - j] * j})` [^3]。 - **初始化**:根据 `dp[i]` 的定义,拆分数字 2 得到的最大乘积是 1,所以 `dp[2] = 1`。`dp[0]` 和 `dp[1]` 无意义,无需初始化 [^3]。 - **遍历顺序**:由于 `dp[i]` 依赖于 `dp[i - j]` 的状态,所以 `i` 从前向后遍历,先有 `dp[i - j]` 再有 `dp[i]` [^3]。 #### 贪心算法思路 当 `n >= 5` 时,尽可能多地拆分出 3。当剩下的数为 4 时,将其拆分为 4 而不是 2 和 2,因为 `4 > 2 * 2`。最后将拆分得到的数相乘,即可得到最大乘积 [^2]。 ###
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