问题描述

(1)正整数n划分为若干正整数之和,最大加数不超过m的划分数(n划分最大加数不超过m)

(2)正整数n划分为不超过m个正整数之和的划分数(n划分为m份)

(3)正整数n划分为若干正奇整数之和的划分数

(4)正整数n划分为互不相同正整数之和的划分数

其中,整数划分无顺序,比如对7划分,认为2 2 3和3 2 2和2 3 2为同一种划分。

算法思路

(1)问题1和问题2等价。

算法设计与分析 —— 整数划分问题

根据n和m的关系,考虑以下几种情况:

  1. 当n=1时,不论m的值为多少(m>0),只有一种划分即{1};

  2. 当m=1时,不论n的值为多少,只有一种划分即n个1,{1,1,1,…,1};

  3. 当n=m时,根据划分中是否包含n,可以分为两种情况:

    a.划分中包含n的情况,只有一个即{n};

    b.划分中不包含n的情况,这时划分中最大的数字也一定比n小,即n的所有(n-1)划分。因此 f(n,m) =1 + f(n,n-1);

  4. 当n<m时,由于划分中不可能出现负数,因此就相当于f(n, m) =f(n,n);

  5. 但n>m时,根据划分中是否包含最大值m,可以分为两种情况:

    a. 划分中包含m的情况,即{m, {x1,x2,…xi}}, 其中{x1,x2,… xi} 的和为n-m,可能再次出现m,因此是(n-m)的m划分,因此这种划分个数为f(n-m, m);

    b.划分中不包含m的情况,则划分中所有值都比m小,即n的(m-1)划分,个数为f(n,m-1)。因此 f(n, m) = f(n-m, m)+f(n,m-1);

递推表达式如下:

f(n,m)={1n=1m=1(1)(2)f(n,n)n&lt;m(3)1+f(n,n1)n=m(4)f(nm,m)+f(n,m1)n&gt;m(5)f(n, m)= \begin{cases} 1&amp;{n=1 || m=1}&amp;&amp;&amp;&amp;&amp;&amp;(1)和(2)\\ f(n, n)&amp;{n&lt;m}&amp;&amp;&amp;&amp;&amp;&amp;(3)\\ 1+ f(n, n-1)&amp;{n=m}&amp;&amp;&amp;&amp;&amp;&amp;(4)\\ f(n-m,m)+f(n,m-1)&amp;{n&gt;m}&amp;&amp;&amp;&amp;&amp;&amp;(5)\\ \end{cases}

(2)问题3。

对情况4和情况5进行修改:增加对奇偶数不同情况的分析

递推表达式如下:

f(n,m)={1n=1m=1(1)(2)f(n,n)n&lt;m(3)1+f(n,n1)n=mm%2=1(4.1)f(n,n1)n=mm%2=0(4.2)f(nm,m)+f(n,m2)n&gt;mm%2=1(5.1)f(n,m1)n&gt;mm%2=0(5.2)f(n, m)= \begin{cases} 1&amp;{n=1 || m=1}&amp;&amp;&amp;&amp;&amp;&amp;(1)和(2)\\ f(n, n)&amp;{n&lt;m}&amp;&amp;&amp;&amp;&amp;&amp;(3)\\ 1+ f(n, n-1)&amp;{n=m,m\%2=1}&amp;&amp;&amp;&amp;&amp;&amp;(4.1)\\ f(n, n-1)&amp;{n=m,m\%2=0}&amp;&amp;&amp;&amp;&amp;&amp;(4.2)\\ f(n-m,m)+f(n,m-2)&amp;{n&gt;m,m\%2=1}&amp;&amp;&amp;&amp;&amp;&amp;(5.1)\\ f(n,m-1)&amp;{n&gt;m,m\%2=0}&amp;&amp;&amp;&amp;&amp;&amp;(5.2)\\ \end{cases}

(3)问题4

对情况2进行修改:当m=1时,不论n的值为多少,只有一种划分即n个1,{1,1,1,…,1},但出现了重复,故划分失败。

对情况5的a进行修改:划分中包含m的情况,即{m, {x1,x2,…xi}}, 其中{x1,x2,… xi} 的和为n-m,不可能再次出现m,因此是(n-m)的m-1划分,因此这种划分个数为f(n-m, m-1);

递推表达式如下:
f(n,m)={1n=1(1)0m=1&amp;&amp;n&gt;1(2)f(n,n)n&lt;m(3)1+f(n,n1)n=m(4)f(nm,m1)+f(n,m1)n&gt;m(5)f(n, m)= \begin{cases} 1&amp;{n=1}&amp;&amp;&amp;&amp;&amp;&amp;(1)\\ 0&amp;{m=1\&amp;\&amp;n&gt;1}&amp;&amp;&amp;&amp;&amp;&amp;(2)\\ f(n, n)&amp;{n&lt;m}&amp;&amp;&amp;&amp;&amp;&amp;(3)\\ 1+ f(n, n-1)&amp;{n=m}&amp;&amp;&amp;&amp;&amp;&amp;(4)\\ f(n-m,m-1)+f(n,m-1)&amp;{n&gt;m}&amp;&amp;&amp;&amp;&amp;&amp;(5)\\ \end{cases}

其中,(1)和(2)是回归条件(即边界),(3)和(4)是特殊情况,将会转换为情况(5),(5)通过减小m以达到回归条件。

代码实现

#include <iostream>

using namespace std;

//正整数n划分为若干正整数之和,最大加数不超过m的划分数
int intergerDiv(int n,int m)
{
    if(n==1||m==1)
        return 1;
    else if(n<m)
        return intergerDiv(n,n);
    else if(n==m)
        return 1+intergerDiv(n,m-1);
    else //if(n>m)
        return intergerDiv(n-m,m)+intergerDiv(n,m-1);

}
//正整数n划分为若干正整数之和,最大加数不超过m的划分数,且m不重复
int notRepeteInterDiv(int n,int m)
{
    if(n==1)
        return 1;
    else if(m==1&&n>1)
        return 0;
    else if(n<m)
        return notRepeteInterDiv(n,n);
    else if(n==m)
        return 1+notRepeteInterDiv(n,m-1);
    else //if(n>m)
        return notRepeteInterDiv(n-m,m-1)+notRepeteInterDiv(n,m-1);

}

//正整数n划分为若干正整数之和,最大加数不超过m的划分数,m只能取奇数
int onlySingleInterDiv(int n,int m)
{
    if(n==1||m==1)
        return 1;
    else if(n<m)
        return onlySingleInterDiv(n,n);
    else if(n==m){
        if(m%2==1){//如果是奇数
            return 1+onlySingleInterDiv(n,m-1);
        }
        else{
            return onlySingleInterDiv(n,m-1);
        }
    }
    else{//if(n>m)
        if(m%2==1){//如果是奇数
            return onlySingleInterDiv(n-m,m)+onlySingleInterDiv(n,m-2);
        }
        else{
            return onlySingleInterDiv(n,m-1);
        }
    }


}
int main()
{
    int n,m;
    int num;
    cin>>n>>m;
    num=intergerDiv(n,m);
    cout<<num<<" ";//(1)正整数n划分为若干正整数之和,最大加数不超过m的划分数
    cout<<num<<" ";//(2)正整数n划分为不超过m个正整数之和的划分数

    num=onlySingleInterDiv(n,n);
    cout<<num<<" ";//(3)正整数n划分为若干正奇整数之和的划分数

    num=notRepeteInterDiv(n,n);
    cout<<num<<" ";//(4)正整数n划分为互不相同正整数之和的划分数


    return 0;
}

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