整数划分问题的递归分析

整数划分问题的递归分析

         将正整数n表示为一系列正整数之和,

         n=n1+n2+n3+n4+......+nk   ( 其中,n1>=n2>=n3>=n4........>=nk>0,k>=1 )

         正整数n的这种表示成为正整数n的划分。

         正整数n的不同划分个数成为正整数n的划分数,记作p(n)。

         例如,正整数6有如下11种划分:

         6;

         5+1;

         4+2,4+1+1;

         3+3,3+2+1,3+1+1+1;

         2+2+2,2+2+1+1,2+1+1+1+1;

         1+1+1+1+1+1;

         这种问题可以认为是把n划分为加数小于或等于某个数的划分,在这里把这个数成为m。

         例如,对6的划分可以认作是将6划分为加数小于等于6的划分,因为6的加数确实小于等于6,

         为什么要引入这个m呢,是因为我们发现,从这个角度思考,比较容易求解。

         我们将划分的种类数记为q(n,m)

在递归里,要对形参进行判断

(1)当n=1时 q(1,m):表示是对1的划分,那么只有一种划分方式 1

(2)当m=1时q(n,1):当m=1时其实就是把让所有加数小于等于1,那就是所有加数都是1咯(不考虑负数),当然也只有一种划分方式

(3)当n==m时q(n,n):此时就是对n的划分出来的数没有限制,默认限制就是不大于n,此时划分的总类数要分两种情况才比较好解决:

           1.划分出来的数包含n(或m,因为n==m):那只有一种方式 比如 6的划分 只有 6;一种方式

           2.划分出来的数不包含n(或m,因为n==m):就可以认为是将6划分出来的数都小于6,其实就是都小于或等于5,接下来        其实就是求出来q(n,n-1)或者是q(n,m-1),此时n>m-1,放到递归方程里就是求解q(n,m) n>m

     综合起来 q(n,n)=1+q(n,m-1)

(4)当n>m时:当遇到这个问题时,其实可以看做是对n的划分有了条件,就是所有的划分出来的数小于m,在上文中,6有11种划分方式,那是没有对6划分出来的数进行限制,当要使划分出来的数都小于某个数时比如5时,那就不是11种了。

5+1;

4+2,4+1+1;

3+3,3+2+1,3+1+1+1;

2+2+2,2+2+1+1,2+1+1+1+1;

1+1+1+1+1+1;

这个时候分两种情况:包含m和不包含m :

   不包含m就是:

    4+2,4+1+1;

    3+3,3+2+1,3+1+1+1;

    2+2+2,2+2+1+1,2+1+1+1+1;

    1+1+1+1+1+1;

    这些情况,其实就是求6的划分出来的数小于等于4的情况,放到递归方程就是 q(n,m-1)

    包含m就是:

    5+1;

    这个时候,确定这种划分数量的时候m不再是主角,我们只要求出来n-m的划分情况就行了,(  关键 )

    因为此时的m的划分情况,取决于n-m。

    比如包含m=5的划分情况就是 6-5=1的情况,比如包含4的划分情况就是求6-4=2,2的没有限制的划分情况。

    放到递归方程里面就是q(n-m,m)

(5)q(n,m) n<m时,比如n=6,m=7 求得就是6得划分数小于等于7的情况,其实就是求解小于等于6,

         故此时情况就是求解q(n,n);

根据以上分析:

q( n, m ) = 1, 当 n ==1;

q( n, m ) = 1, 当m == 1;

q( n, m ) = q( n,n ) , 当n < m;

q( n, m ) = q( n, m-1) +1 , 当n == m;

q( n, m ) = q( n - m, m ) + q( n , m -1) , 当n > m;

#include<iostream>
#include<ctime>
using namespace std;
int q( int n , int m ){
	if( n==1 || m==1 ){
		return 1;
	}else if(  n > m  ){
	 	 return q( n-m , m )+q( n , m-1 ); //关键所在
	}else if( n < m ){
		return q( n , n );
	}else{
		return 1+q( n,n-1 );
	}
}
int main(){
	double start,stop,dur;
	start=clock();
	int a=6;
	cout<<q(6,6);
	stop=clock();
	dur=stop-start;
	cout<<"\n用时:"<<dur<<"毫秒\n";
	return 0;
}
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