📅  最后修改于: 2023-12-03 15:11:40.387000             🧑  作者: Mango
在某些情况下,我们需要在一个数组中找到一些数字,使它们的和为某个特定的数 S,我们可以用一个叫做“子集和问题”的经典问题来模拟这个过程。
在子集和问题中,假设我们有一个 N 个元素的数组 arr[] 和一个整数 S,我们需要找到一个子集,使得所有数字的和等于 S。如果没有这样的子集,我们应该返回 -1。
但是,当我们需要找到一个最少元素子集和等于 S 时,我们需要一些不同的算法。这里,我们将使用动态规划算法来解决这个问题。
动态规划是一种用于优化问题的算法,它将问题拆分成若干个子问题,并记住每个子问题的答案。当相同的子问题出现时,算法将返回之前计算的结果,跳过计算,这样可以节省时间和空间,使得算法更为有效。
下面是使用动态规划解决给定数组中表示 S 所需的最少数字数的算法:
def get_min_subset_sum(arr, S):
# 初始化记录表格
dp = [[0 for i in range(S+1)] for j in range(len(arr))]
# 在第一列中,我们始终可以使用空集来达到和为 0
for i in range(len(arr)):
dp[i][0] = 1
# 在第一行中,只有 arr[0] 可以达到和为 arr[0],其他元素都不能达到和为 0
dp[0][arr[0]] = 1
# 从第二行开始填充表格
for i in range(1, len(arr)):
for j in range(1, S+1):
# 如果当前元素大于目标和,那么只能包含前面已有的元素
if arr[i] > j:
dp[i][j] = dp[i-1][j]
else:
# 如果当前元素小于或等于目标和,则可以选择包含或不包含当前元素
dp[i][j] = min(dp[i-1][j], dp[i-1][j-arr[i]]+1)
# 返回最后一个元素
return dp[-1][-1] if dp[-1][-1] != 0 else -1
以上算法的时间复杂度为 O(N*S),其中 N 为数组中元素的个数,S 为目标和。虽然在一些情况下算法可能会超时,但是实际上在大多数情况下都能够很好地工作。
以下是使用该算法的示例:
arr = [1, 3, 4, 5]
S = 7
print(get_min_subset_sum(arr, S)) # 输出 2
在这个例子中,我们可以从 arr 中选择元素 3 和 4,它们的和等于 7,因此最少需要选取 2 个元素使得子集和等于 7。
以上就是使用动态规划算法解决给定数组中表示 S 所需的最少数字数的方法。