📜  长度为K且给定总和的唯一子序列(1)

📅  最后修改于: 2023-12-03 15:12:34.814000             🧑  作者: Mango

长度为K且给定总和的唯一子序列

当需要从一个序列中选出长度为K的子序列,并且这个子序列的所有元素之和等于给定的总和时,可以使用搜索、动态规划等算法进行解决。

暴力搜索

暴力搜索是一种直接遍历所有可能情况的算法。具体实现步骤如下:

  1. 从第一个数字开始,枚举选出的第一个数字的位置。
  2. 在之后的数字中,枚举选出的第二个数字的位置。
  3. 以此类推,直到选出K个数字为止。
  4. 对选出的数字求和,判断其是否等于给定的总和。
  5. 如果相等,则记录下这个序列,并继续搜索后面的序列;如果不相等,则直接舍弃。
  6. 最后,将所有记录的序列返回。

该算法每次需要枚举序列中的所有元素,所以时间复杂度为 $O(n^k)$,其中n是序列的长度,k是选出的子序列的长度。

动态规划

在暴力搜索的基础上,可以使用动态规划进行优化。具体实现步骤如下:

  1. 定义一个二维数组dp,其中dp[i][j]表示在序列的前i个数字中,选出长度为j的子序列,其元素之和等于给定总和时,所能取得的所有可能的子序列。
  2. 初始化dp数组,当j=1时,dp[i][j]等于序列中第i个数字的值;当i=j时,dp[i][j]等于前i个数字中选出的所有数字之和;当i<j时,dp[i][j]等于空序列。
  3. 逐步填充dp数组,对于每个dp[i][j],分别考虑两种情况:
    • 包含序列中的第i个数字,此时dp[i][j]可以由dp[i-1][j-1]加上序列中第i个数字得到。
    • 不包含序列中的第i个数字,此时dp[i][j]可以由dp[i-1][j]得到。
  4. 最终,dp[n][k]中保存的就是所有元素之和等于给定总和的长度为k的子序列。

该算法每次只需要填充一半的dp数组,时间复杂度为 $O(nk)$。

代码实现
暴力搜索
def find_subsequence(nums, s, k):
    res = []
    n = len(nums)
    def dfs(start, cur):
        nonlocal res
        if len(cur) == k and sum(cur) == s:
            res.append(cur[:])
            return
        if start >= n or len(cur) >= k or sum(cur) + sum(nums[start:]) < s:
            return
        dfs(start+1, cur)
        cur.append(nums[start])
        dfs(start+1, cur)
        cur.pop()
    dfs(0, [])
    return res
动态规划
def find_subsequence(nums, s, k):
    n = len(nums)
    dp = [[[] for _ in range(k+1)] for _ in range(n+1)]
    for i in range(1, n+1):
        dp[i][1] = [[nums[i-1]]]
        for j in range(2, min(i, k)+1):
            for seq in dp[i-1][j]:
                dp[i][j].append(seq)
            for seq in dp[i-1][j-1]:
                if sum(seq) + nums[i-1] <= s:
                    dp[i][j].append(seq + [nums[i-1]])
    return dp[n][k]