自然数的拆分

简介: 【问题描述】自然数的拆分:任何一个大于1的自然数N,总可以拆分成若干个自然数之和,并且有多种拆分方法。试求 n的所有拆分。例如自然数5,可以有如下一些拆分方法:5=1+1+1+1+15=1+1+1+25=1+2+25=1+45=2+3 注意,本题中N拆分出来的数x的范围是11) 25 ...

【问题描述】自然数的拆分:任何一个大于1的自然数N,
总可以拆分成若干个自然数之和,并且有多种拆分方法。试求 n的所有拆分。
例如自然数5,可以有如下一些拆分方法:
5=1+1+1+1+1
5=1+1+1+2
5=1+2+2
5=1+4
5=2+3

注意,本题中N拆分出来的数x的范围是1<=x<N。假如x可以等于N,那么本题和整数划分是一个道理。现在,这里与整数划分这个题的答案只少1,即N拆分成N本身的情况。

整数划分可以参考:

http://www.cnblogs.com/hoodlum1980/archive/2008/10/11/1308493.html

http://blog.csdn.net/sunquana/article/details/9245443

 

算法一  用回溯法来实现

针对所给问题,定义问题的解空间;如本题对5的拆分来说,1<=拆分的数<5

确定用于搜索的解空间结构;如本题对5的拆分来说,x[ ]数组来存储解,每个数组元素的取值范围都是1<=拆分的数<=5,从1开始搜索直到5 

搜索解空间,并在搜索过程中用剪枝函数避免无效搜索。

如本题对5的拆分来说,为了避免重复,x[i] >= x[j]  ( i > j ),如x[]={2,3}满足条件而x[]={3,2}就不满足条件不是可行解即无效

 1 #include<stdio.h>
 2 #include<stdlib.h>
 3 
 4 void splitN(int n,int m);// n是需要拆分的数,m是拆分的进度。
 5 int x[1024]={0},total=0 ;// total用于计数拆分的方法数,x[]用于存储解
 6 void main()
 7 {
 8     int n ;
 9     printf("please input the natural number n:");
10     scanf("%d",&n);
11     splitN(n,1);
12     printf("There are %d ways to split natural number %d. ",total,n);
13 }
14 
15 void splitN(int n,int m)
16 {//n是需要拆分的数,m是拆分的进度
17     int rest,i,j;
18     for(i=1;i<=n;i++)
19     {//从1开始尝试拆分
20         if(i>=x[m-1])
21         {//拆分的数大于或等于前一个从而保证不重复
22             x[m]=i ;// 将这个数计入结果中
23             rest=n-i ;// 剩下的数是n-i,如果已经没有剩下的了,并且进度(总的拆分个数)大于1,说明已经得到一个结果了
24             if(rest==0&&m>1)
25             {
26                 total++;
27                 printf("%d\t",total);
28                 for(j=1;j<m;j++)
29                 {
30                     printf("%d+",x[j]);
31                 }
32                 printf("%d ",x[m]);
33                 printf("\n");
34             }
35             else
36             {
37                 splitN(rest,m+1);// 否则将剩下的数进行进度为m+1拆分
38             }
39             x[m]=0;// 取消本次结果,进行下一次拆分。环境恢复,即回溯
40         }
41     }
42 }
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算法二  用递归来实现

用不完全归纳法
n =2 可拆分成 2 =1 +1
n =3 可拆分成 3 =1 +2 =1 +1 +1
n =4 可拆分成 4 =1 +3 =1 +1 +2 =1 +1 +1 +1 =2 +2
……
n =7 可拆分成 7=1 +6
=1 +1 +5
=1 +1 +1 +4
=1 +1 +1 +1 +3
=1 +1 +1 +1 +1 +2
=1 +1 +1 +1 +1
=1 +1 +1 +2 +2
=1 +1 +2 +3
=1 +2 +4
=1 +2 +2 +2
=1 +3 +3

=2 +5
=2 +2 +3

=3 +4

用数组 a 存储完成 n 的一种拆分。从上面不完全归纳法的分析 n =7 时,
按 a[1]分类,有a[1]=1,a[1]= 2,…,a[1]= n/2,共 n/2 大类拆分。
在每一类拆分时,a[1]= i ,a[2]= n - i ,从 k=2,从 a[k]开始继续拆分,
a[k]能否再拆分取决于 a[k]/2 是否大于等于 a[k-1]。
递归过程的参数 t 指向要拆分的数 a[k]

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <stdlib.h>
 3 
 4 int a[100]={0};
 5 void Split(int t)
 6 {
 7     int i,j,L;
 8     for(i = 1; i <t; i++)
 9     {
10         printf("%d+",a[i]);
11     }
12     printf("%d\n",a[i]);
13 
14     j = t;
15     L = a[j];
16     for(i = a[j-1]; i <= L/2; i++)
17     {
18         a[j] = i;
19         a[j+1] = L - i;
20         Split(j+1);
21     }
22 }
23 
24 void SplitNum(int n)
25 {
26     int i;
27     for(i = 1; i <= n/2; i++)
28     {
29         a[1] = i;
30         a[2] = n - i;
31         Split(2);
32     }
33 }
34 int main()
35 {
36     int n;
37     scanf("%d",&n);
38     SplitNum(n);
39     return 0;
40 }
View Code

 

参考:http://wenku.baidu.com/link?url=H7tDqvEmnds9SN4FfuwMw8M6AfAMUl44-vCR83Z4LKv9UN-HAU159GJtFR5M48t11XBJFMwP3i4qPk6u2WHEORZDeYhraBQt63zvaDUNSAi

 

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