正数数组的最小不可组成和
正数数组的最小不可组成和
正整数数组的最小不可组成和
【题目】
给定一个正整数数组arr,arr中至少一个元素累加可得到不同的累加值(可组成和),
将可组成和按升序排列,从最小值计算,筛选出最小的不可组成和。
举例:
arr=[3, 2, 5],可组成和升序排列为{2, 3, 5, 7, 8, 10},最小不可组成和为4;
arr=[1, 2, 4],可组成和升序排列为{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7},最小不可组成和为8;
暴力递归
求出每一个非空子集的累加和。
非空子集个数为,所求累加和存储在哈希集合中。
因此时间复杂度为,最坏空间复杂度为(累加和都不相同 e.g. arr=[1, 2, 4])。
相应代码
def unformedSum1(arr):
if arr == None or len(arr) == 0:
return 1
sub_sums = set()
process(arr, 0, len(arr), 0, sub_sums)
sub_sums.remove(0) # 至少包含一个值
minimum = arr[0]
for i in range(1, len(arr)):
if arr[i] < minimum:
minimum = arr[i]
for i in range(minimum, minimum + len(sub_sums) + 2):
if i not in sub_sums:
return i
def process(arr, i, j, sub_sum, sub_sums):
if i == j:
if sub_sum not in sub_sums:
sub_sums.add(sub_sum)
return
process(arr, i + 1, j, sub_sum + arr[i], sub_sums) # 组成和包括arr[i]
process(arr, i + 1, j, sub_sum, sub_sums) # 组成和不包括arr[i]
# 简单测试
if __name__ == '__main__':
arr = [3, 2, 5]
print(unformedSum1(arr)) # 最小不可组成和为4
arr = [1, 2, 4]
print(unformedSum1(arr)) # 最小不可组成和为8
动态规划
arr[0…i]非空累加出k,那么 arr[0…i+1]则必然可以非空累加出k+arr[i+1]。(递推公式)
创建布尔数组dp,dp[j]为True表示arr[0…i]可以非空累加到j;
arr为正整数数组,因此累加和最大值MAX_SUM为所有元素之和;
因此arr[0…i]的累加范围必定在[0, MAX_SUM]中;
时间复杂度为O(),额外空间复杂度为O(),最坏空间复杂度为O()。
相应代码
def unformedSum2(arr):
if arr is None or len(arr) == 0:
return 1
max_sum = arr[0] # 最大的可组成和
min_sum = arr[0] # 最小的可组成和
for i in range(1, len(arr)):
max_sum += arr[i]
if arr[i] < min_sum:
min_sum = arr[i]
dp = [False for i in range(max_sum + 1)]
dp[0] = True
for i in range(0, len(arr)):
# 必须从最大值降序判断,否则会造成重复累加
for j in range(max_sum, min_sum - 1, -1):
if j - arr[i] >= 0 and dp[j - arr[i]] is True:
dp[j] = True
# 最小的不可组成和
for i in range(min_sum, len(dp)):
if dp[i] is False:
return i
return max_sum + 1
# 简单测试
if __name__ == '__main__':
arr = [3, 2, 5]
print(unformedSum2(arr)) # 最小不可组成和为4
arr = [1, 2, 4]
print(unformedSum2(arr)) # 最小不可组成和为8
包含1的正整数数组的最小不可组成和
【进阶问题】
如果正整数数组arr必定包含1,求其最小不可组成和。
算法思路
在正整数数组中最小可组成和必定为1,也就是从1开始找最小不可组成和。
将数组升序排序,可组成和范围scale
则从0开始扩大。
若scale + 1 >= arr[i]
则扩大范围
否则找到正数数组最小不可组成和——scale + 1
。
时间复杂度为,额外空间复杂度为。
相应代码
# 进阶问题:如果正整数数组arr必定包含1
def unformedSum3(arr):
# 升序排序
arr = sorted(arr)
scale = 0
for i in range(len(arr)):
# 扩大范围
if scale + 1 >= arr[i]:
scale += arr[i]
else:
break
return scale + 1
# 简单测试
if __name__ == '__main__':
# 进阶问题:如果正整数数组arr必定包含1
arr = [3, 8, 1, 2]
print(unformedSum3(arr)) # 最小不可组成和为7
arr = [3, 8, 1, 2, 4]
print(unformedSum3(arr)) # 最小不可组成和为19
思考
思维扩展
那么整数数组有没有最小不可组成和呢?(正整数——>整数)
倘若可以拓展最小不可组成和的概念:从最小值起逐一增大的最小不可组成和,解法依然相同(同暴力递归,动态规划)。但是数组异常情况(arr is None or len(arr) == 0
)应该返回None
或者报异常。
有人觉得最小可组成和为-3,那么-4应该是最小可组成和,其实不然,也无法组成,且比任何数都少,因此按照这种想法不存在最小不可组成和
那么正数数组有没有最小不可组成和呢?(整数——>浮点数)
正数数组没有最小不可组成和,因为浮点数可以无限循环(e.g 比1大的第一个数无法找出)。
有任何疑问和建议,欢迎在评论区留言和指正!
感谢您所花费的时间与精力!
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