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📅  最后修改于: 2023-12-03 15:39:20.670000             🧑  作者: Mango

将集合分成相等总和的K个子集

这个问题是一个经典的NP完全问题,可以使用回溯、动态规划、贪心等算法解决。下面分别介绍这几种算法的思路和实现。

回溯算法

回溯算法是穷举所有可能情况的一种算法。对于这个问题,我们可以使用一个递归函数,对于每个数字,都有两种选择:加入某个子集或不加入。为了避免重复,我们可以记录每个数字的使用状态。

def canPartitionKSubsets(nums, k):
    target, rem = divmod(sum(nums), k)
    if rem: return False
    
    def backtrack(i, k, curr_sum):
        if k == 1:
            return True
        if curr_sum == target:
            return backtrack(0, k - 1, 0)
        for j in range(i, len(nums)):
            if nums[j] + curr_sum > target:
                continue
            if nums[j] in used:
                continue
            used.add(nums[j])
            if backtrack(j + 1, k, curr_sum + nums[j]):
                return True
            used.remove(nums[j])
        return False
    
    used = set()
    return backtrack(0, k, 0)
动态规划算法

动态规划算法是通过将原问题拆分成子问题来解决复杂问题的一种算法。对于这个问题,我们可以使用一个dp数组来记录达到某个状态所需的子集和,然后根据当前数字的选择更新dp数组。

def canPartitionKSubsets(nums, k):
    target, rem = divmod(sum(nums), k)
    if rem: return False
    
    n = len(nums)
    dp = [-1] * (1 << n)
    dp[0] = 0
    
    for mask in range(1 << n):
        if dp[mask] == -1:
            continue
        for i in range(n):
            if not mask & (1 << i):
                if dp[mask] + nums[i] <= target:
                    dp[mask | (1 << i)] = (dp[mask] + nums[i]) % target
    
    return dp[(1 << n) - 1] == 0
贪心算法

贪心算法是尽可能让每一步都最优,从而得到全局最优解的一种算法。对于这个问题,我们可以先对数组进行排序,然后从大到小选取数字,并尝试将其加入到子集中。如果某个子集总和超过了目标值,则回溯,否则继续加入数字。

def canPartitionKSubsets(nums, k):
    target, rem = divmod(sum(nums), k)
    if rem: return False
    
    nums.sort(reverse=True)
    
    def backtrack(i, target):
        if i == len(nums):
            return True
        if nums[i] > target:
            return False
        for j in range(k):
            if subsets[j] + nums[i] <= target:
                subsets[j] += nums[i]
                if backtrack(i + 1, target):
                    return True
                subsets[j] -= nums[i]
            if subsets[j] == 0:
                break
        return False
    
    subsets = [0] * k
    return backtrack(0, target)

以上就是三种解决将集合分成相等总和的K个子集的算法,可以根据具体情况选择相应的算法进行求解。