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📅  最后修改于: 2023-12-03 15:08:05.284000             🧑  作者: Mango

在给定条件下找到总和最大的子集

当需要在给定条件下找到总和或者价值最大的子集时,可以使用动态规划的思想。具体而言,需要定义状态和状态转移方程,通过状态转移方程来求解最终结果。

问题描述

给定一个数组nums和一个目标值target,在数组中找到一个子集,使得该子集所有元素的和等于target。要求该子集中的元素不能重复选择,并且需要找到元素和最大的情况。如果不存在这样的子集,返回空集合。

例如,输入数组[2, 4, 6, 8],目标值为10,可以找到一个子集[2, 8],其元素和为10。如果目标值为9,则不存在符合条件的子集。

定义状态

设状态f(i,j)表示在数组nums[0...i]中选择一些数,使得它们的和为j时可以得到的最大和。对于给定的子集,如果能够得到目标值j,则状态f(i,j)为该子集的元素和;否则,状态f(i,j)为0。

状态转移

针对每个状态f(i,j),需要分两种情况进行考虑:

  1. 当不选择nums[i]时,状态不发生变化,即f(i,j) = f(i-1,j);
  2. 当选择nums[i]时,可以得到更大的子集,该子集的和为f(i-1,j-nums[i]) + nums[i]。因此,状态转移方程为:f(i,j) = max(f(i-1,j), f(i-1,j-nums[i]) + nums[i])。

最终的结果为f(n,target),其中n为数组nums的长度。

代码实现

下面是使用Python实现上述算法的代码片段:

def maxSubset(nums, target):
    n = len(nums)
    dp = [[0] * (target+1) for _ in range(n+1)]
    for i in range(1, n+1):
        for j in range(1, target+1):
            if j < nums[i-1]:
                dp[i][j] = dp[i-1][j]
            else:
                dp[i][j] = max(dp[i-1][j], dp[i-1][j-nums[i-1]] + nums[i-1])
    if dp[n][target] != target:
        return []
    else:
        res = []
        i, j = n, target
        while i > 0 and j > 0:
            if dp[i][j] != dp[i-1][j]:
                res.append(nums[i-1])
                j -= nums[i-1]
            i -= 1
        return res[::-1]

其中,数组dp为状态数组,dp[i][j]表示在数组nums[1...i]中找到和为j的子集的最大元素和。如果不存在这样的子集,则dp[i][j]=0。当dp[n][target]的值等于target时,即存在符合条件的子集,此时需要再次遍历dp数组,找到实际的子集元素。最后需要将子集元素反转,因为是从后往前填充的。

性能分析

以上算法的时间复杂度为O(nt),其中t为目标值target的大小。因此,当目标值较大时,时间复杂度会相应增加。同时,在空间复杂度上需要使用二维数组dp来存储状态,因此空间复杂度为O(nt)。