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📅  最后修改于: 2023-12-03 15:39:17.425000             🧑  作者: Mango

将数字分成N个部分,以使最小和最大部分之间的差最小

问题描述

给定一个长度为M的数字序列,将该数字序列分成N个部分,使得各部分之和的差的绝对值最小。

解决方案
1. 动态规划

我们可以使用动态规划(Dynamic Programming)来解决这个问题。设$dp[i][j]$表示前$i$个数字分成$j$个部分的最小的各部分和之差,那么有如下转移方程:

$$ dp[i][j] = \min_{k=i-1}^{j-2}{{dp[k][j-1] + RangeSum(k+1, i)}} $$

其中,$RangeSum(i, j)$表示序列中下标从$i$到$j$的数字和。这个式子的意思是,遍历前$i$个数字,将其划分到$j$个部分中的其中一个,然后计算每个部分的和,遍历完所有可能的划分方案,取最小的各部分和之差。

当$j=1$时,即只将所有数字分成一个部分,答案为整个序列的数字和。当$j=M$时,就是将每个数字单独分成一个部分,答案就是0。

最终的答案为$dp[M][N]$。

2. 二分答案

另外一种解法是使用二分答案(Bisection algorithm)。我们可以将每个数字看作一个数轴上的点,然后将这些点分成$N$个部分,使得各部分之和的差的绝对值最小。

我们可以将问题转化为,能否在这些点上,画出$N-1$条垂直于$x$轴的直线,使得这些线把整个数轴分成$N$个部分,且每个部分的点的累计权值之差最小。具体地,我们先求出整个数轴上所有点的权值之和$total$,然后二分答案,设当前答案为$k$,然后贪心地从左往右画垂线,将当前分段的权值之和加起来,若已经画了$N-1$条垂线,当前分段的权值之和加上后面剩余的所有点的权值之和(total-sum)之和的绝对值即为当前答案与$k$之间的差。

最终的答案为二分$k$时的最小答案。

总结

以上两种解法,二分答案的时间复杂度为$O(Mlog(total))$,动态规划的时间复杂度为$O(M^2N)$,根据实际情况和数据范围可以选择相应的解法。