你如何从给定的N个数字中测试所有可能的加法组合，使它们加起来得到给定的最终数字?
一个简单的例子:
要添加的数字集:N ={1,5,22,15,0，…} 期望结果:12345
当前回答
建议回答:
下面是一个使用es2015生成器的解决方案:
function* subsetSum(numbers, target, partial = [], partialSum = 0) {
if(partialSum === target) yield partial
if(partialSum >= target) return
for(let i = 0; i < numbers.length; i++){
const remaining = numbers.slice(i + 1)
, n = numbers[i]
yield* subsetSum(remaining, target, [...partial, n], partialSum + n)
}
}
使用生成器实际上非常有用，因为它允许您在找到有效子集时立即暂停脚本执行。这与没有生成器(即缺乏状态)的解决方案形成对比，后者必须遍历每个数字子集
其他回答
这是R中的一个解
subset_sum = function(numbers,target,partial=0){
if(any(is.na(partial))) return()
s = sum(partial)
if(s == target) print(sprintf("sum(%s)=%s",paste(partial[-1],collapse="+"),target))
if(s > target) return()
for( i in seq_along(numbers)){
n = numbers[i]
remaining = numbers[(i+1):length(numbers)]
subset_sum(remaining,target,c(partial,n))
}
}
这个问题的解决方案在互联网上已经出现过无数次了。这个问题叫做硬币兑换问题。你可以在http://rosettacode.org/wiki/Count_the_coins上找到答案，在http://jaqm.ro/issues/volume-5,issue-2/pdfs/patterson_harmel.pdf上找到数学模型(或谷歌硬币变化问题)。
顺便说一下，Tsagadai的Scala解决方案很有趣。本例生成1或0。作为一个副作用，它在控制台上列出了所有可能的解决方案。它显示解决方案，但无法以任何方式使其可用。
为了尽可能有用，代码应该返回一个List[List[Int]]，以允许获得解决方案的数量(列表列表的长度)，“最佳”解决方案(最短的列表)，或所有可能的解决方案。
这里有一个例子。它效率很低，但很容易理解。
object Sum extends App {
def sumCombinations(total: Int, numbers: List[Int]): List[List[Int]] = {
def add(x: (Int, List[List[Int]]), y: (Int, List[List[Int]])): (Int, List[List[Int]]) = {
(x._1 + y._1, x._2 ::: y._2)
}
def sumCombinations(resultAcc: List[List[Int]], sumAcc: List[Int], total: Int, numbers: List[Int]): (Int, List[List[Int]]) = {
if (numbers.isEmpty || total < 0) {
(0, resultAcc)
} else if (total == 0) {
(1, sumAcc :: resultAcc)
} else {
add(sumCombinations(resultAcc, sumAcc, total, numbers.tail), sumCombinations(resultAcc, numbers.head :: sumAcc, total - numbers.head, numbers))
}
}
sumCombinations(Nil, Nil, total, numbers.sortWith(_ > _))._2
}
println(sumCombinations(15, List(1, 2, 5, 10)) mkString "\n")
}
运行时，它显示:
List(1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1)
List(1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 2)
List(1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 2, 2)
List(1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 2, 2, 2)
List(1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 2, 2, 2, 2)
List(1, 1, 1, 1, 1, 2, 2, 2, 2, 2)
List(1, 1, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2)
List(1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2)
List(1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 5)
List(1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 2, 5)
List(1, 1, 1, 1, 1, 1, 2, 2, 5)
List(1, 1, 1, 1, 2, 2, 2, 5)
List(1, 1, 2, 2, 2, 2, 5)
List(2, 2, 2, 2, 2, 5)
List(1, 1, 1, 1, 1, 5, 5)
List(1, 1, 1, 2, 5, 5)
List(1, 2, 2, 5, 5)
List(5, 5, 5)
List(1, 1, 1, 1, 1, 10)
List(1, 1, 1, 2, 10)
List(1, 2, 2, 10)
List(5, 10)
sumcombination()函数可以单独使用，并且可以进一步分析结果以显示“最佳”解决方案(最短的列表)或解决方案的数量(列表的数量)。
请注意，即使这样，需求也可能无法完全满足。解决方案中每个列表的顺序可能是重要的。在这种情况下，每个列表都必须重复它的元素组合的次数。或者我们只对不同的组合感兴趣。
例如，我们可以考虑List(5,10)应该给出两种组合:List(5,10)和List(10,5)。对于List(5,5,5)，它可以给出三种组合，也可以只给出一种组合，这取决于需求。对于整数，这三种排列是等价的，但如果我们处理的是硬币，就像在“硬币更换问题”中一样，它们就不一样了。
Also not stated in the requirements is the question of whether each number (or coin) may be used only once or many times. We could (and we should!) generalize the problem to a list of lists of occurrences of each number. This translates in real life into "what are the possible ways to make an certain amount of money with a set of coins (and not a set of coin values)". The original problem is just a particular case of this one, where we have as many occurrences of each coin as needed to make the total amount with each single coin value.
这个问题可以通过所有可能的和的递归组合来解决，过滤掉那些达到目标的和。下面是Python中的算法:
def subset_sum(numbers, target, partial=[]):
s = sum(partial)
# check if the partial sum is equals to target
if s == target:
print "sum(%s)=%s" % (partial, target)
if s >= target:
return # if we reach the number why bother to continue
for i in range(len(numbers)):
n = numbers[i]
remaining = numbers[i+1:]
subset_sum(remaining, target, partial + [n])
if __name__ == "__main__":
subset_sum([3,9,8,4,5,7,10],15)
#Outputs:
#sum([3, 8, 4])=15
#sum([3, 5, 7])=15
#sum([8, 7])=15
#sum([5, 10])=15
这种类型的算法在接下来的斯坦福大学抽象编程课程中有很好的解释-这个视频非常推荐来理解递归是如何产生解决方案的排列的。
Edit
上面作为一个生成器函数，使它更有用一点。需要Python 3.3+，因为yield来自。
def subset_sum(numbers, target, partial=[], partial_sum=0):
if partial_sum == target:
yield partial
if partial_sum >= target:
return
for i, n in enumerate(numbers):
remaining = numbers[i + 1:]
yield from subset_sum(remaining, target, partial + [n], partial_sum + n)
下面是相同算法的Java版本:
package tmp;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
class SumSet {
static void sum_up_recursive(ArrayList<Integer> numbers, int target, ArrayList<Integer> partial) {
int s = 0;
for (int x: partial) s += x;
if (s == target)
System.out.println("sum("+Arrays.toString(partial.toArray())+")="+target);
if (s >= target)
return;
for(int i=0;i<numbers.size();i++) {
ArrayList<Integer> remaining = new ArrayList<Integer>();
int n = numbers.get(i);
for (int j=i+1; j<numbers.size();j++) remaining.add(numbers.get(j));
ArrayList<Integer> partial_rec = new ArrayList<Integer>(partial);
partial_rec.add(n);
sum_up_recursive(remaining,target,partial_rec);
}
}
static void sum_up(ArrayList<Integer> numbers, int target) {
sum_up_recursive(numbers,target,new ArrayList<Integer>());
}
public static void main(String args[]) {
Integer[] numbers = {3,9,8,4,5,7,10};
int target = 15;
sum_up(new ArrayList<Integer>(Arrays.asList(numbers)),target);
}
}
这是完全相同的启发式。我的Java有点生疏，但我认为很容易理解。
Java解决方案的c#转换(by @JeremyThompson)
public static void Main(string[] args)
{
List<int> numbers = new List<int>() { 3, 9, 8, 4, 5, 7, 10 };
int target = 15;
sum_up(numbers, target);
}
private static void sum_up(List<int> numbers, int target)
{
sum_up_recursive(numbers, target, new List<int>());
}
private static void sum_up_recursive(List<int> numbers, int target, List<int> partial)
{
int s = 0;
foreach (int x in partial) s += x;
if (s == target)
Console.WriteLine("sum(" + string.Join(",", partial.ToArray()) + ")=" + target);
if (s >= target)
return;
for (int i = 0; i < numbers.Count; i++)
{
List<int> remaining = new List<int>();
int n = numbers[i];
for (int j = i + 1; j < numbers.Count; j++) remaining.Add(numbers[j]);
List<int> partial_rec = new List<int>(partial);
partial_rec.Add(n);
sum_up_recursive(remaining, target, partial_rec);
}
}
Ruby解决方案:(by @emaillenin)
def subset_sum(numbers, target, partial=[])
s = partial.inject 0, :+
# check if the partial sum is equals to target
puts "sum(#{partial})=#{target}" if s == target
return if s >= target # if we reach the number why bother to continue
(0..(numbers.length - 1)).each do |i|
n = numbers[i]
remaining = numbers.drop(i+1)
subset_sum(remaining, target, partial + [n])
end
end
subset_sum([3,9,8,4,5,7,10],15)
编辑:复杂性讨论
正如其他人提到的，这是一个np难题。它可以在O(2^n)的指数时间内求解，例如n=10，将有1024个可能的解。如果你要达到的目标是在一个较低的范围内，那么这个算法是有效的。例如:
Subset_sum([1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]，100000)生成1024个分支，因为目标永远无法过滤出可能的解。
另一方面，subset_sum([1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]，10)只生成175个分支，因为达到10的目标要过滤掉许多组合。
如果N和目标都是很大的数字，那么就应该得到近似的解。
Javascript版本:
function subsetSum(numbers, target, partial) { var s, n, remaining; partial = partial || []; // sum partial s = partial.reduce(function (a, b) { return a + b; }, 0); // check if the partial sum is equals to target if (s === target) { console.log("%s=%s", partial.join("+"), target) } if (s >= target) { return; // if we reach the number why bother to continue } for (var i = 0; i < numbers.length; i++) { n = numbers[i]; remaining = numbers.slice(i + 1); subsetSum(remaining, target, partial.concat([n])); } } subsetSum([3,9,8,4,5,7,10],15); // output: // 3+8+4=15 // 3+5+7=15 // 8+7=15 // 5+10=15
非常有效的算法，使用我几年前用c++写的表格。
如果你设置PRINT 1，它将打印所有的组合(但它不会使用有效的方法)。
它非常高效，在不到10毫秒的时间内计算了超过10^14个组合。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
//#include "CTime.h"
#define SUM 300
#define MAXNUMsSIZE 30
#define PRINT 0
long long CountAddToSum(int,int[],int,const int[],int);
void printr(const int[], int);
long long table1[SUM][MAXNUMsSIZE];
int main()
{
int Nums[]={3,4,5,6,7,9,13,11,12,13,22,35,17,14,18,23,33,54};
int sum=SUM;
int size=sizeof(Nums)/sizeof(int);
int i,j,a[]={0};
long long N=0;
//CTime timer1;
for(i=0;i<SUM;++i)
for(j=0;j<MAXNUMsSIZE;++j)
table1[i][j]=-1;
N = CountAddToSum(sum,Nums,size,a,0); //algorithm
//timer1.Get_Passd();
//printf("\nN=%lld time=%.1f ms\n", N,timer1.Get_Passd());
printf("\nN=%lld \n", N);
getchar();
return 1;
}
long long CountAddToSum(int s, int arr[],int arrsize, const int r[],int rsize)
{
static int totalmem=0, maxmem=0;
int i,*rnew;
long long result1=0,result2=0;
if(s<0) return 0;
if (table1[s][arrsize]>0 && PRINT==0) return table1[s][arrsize];
if(s==0)
{
if(PRINT) printr(r, rsize);
return 1;
}
if(arrsize==0) return 0;
//else
rnew=(int*)malloc((rsize+1)*sizeof(int));
for(i=0;i<rsize;++i) rnew[i]=r[i];
rnew[rsize]=arr[arrsize-1];
result1 = CountAddToSum(s,arr,arrsize-1,rnew,rsize);
result2 = CountAddToSum(s-arr[arrsize-1],arr,arrsize,rnew,rsize+1);
table1[s][arrsize]=result1+result2;
free(rnew);
return result1+result2;
}
void printr(const int r[], int rsize)
{
int lastr=r[0],count=0,i;
for(i=0; i<rsize;++i)
{
if(r[i]==lastr)
count++;
else
{
printf(" %d*%d ",count,lastr);
lastr=r[i];
count=1;
}
}
if(r[i-1]==lastr) printf(" %d*%d ",count,lastr);
printf("\n");
}
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