在Java中,应如何查找数组元素与特定值K最接近(或相等)的和?
例如,对于数组{19,23,41,5,40,36}且K = 44,最接近的可能和为23 + 19 = 42。我已经为此奋斗了好几个小时。我对动态编程几乎一无所知。顺便说一下,数组仅包含正数。
对于这种问题,通常将使用动态编程。但是,本质上可以归结为保留一组可能的总和,然后将输入值一个接一个地添加,如下面的代码所示,并且具有相同的渐近运行时间:O(n K),其中n输入数组的大小和K目标值。
O(n K)
n
K
但是,以下版本中的常量可能更大,但我认为代码比动态编程版本容易遵循。
public class Test { public static void main(String[] args) { int K = 44; List<Integer> inputs = Arrays.asList(19,23,41,5,40,36); int opt = 0; // optimal solution so far Set<Integer> sums = new HashSet<>(); sums.add(opt); // loop over all input values for (Integer input : inputs) { Set<Integer> newSums = new HashSet<>(); // loop over all sums so far for (Integer sum : sums) { int newSum = sum + input; // ignore too big sums if (newSum <= K) { newSums.add(newSum); // update optimum if (newSum > opt) { opt = newSum; } } } sums.addAll(newSums); } System.out.println(opt); } }
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关于运行时间的简短说明可能会很有用,因为我只是声称O(n K)没有理由。
显然,初始化和打印结果只需要花费恒定的时间,因此我们应该分析双重循环。
外循环遍历所有输入,因此它的主体执行n时间。
内循环遍及到目前为止的所有和,理论上它可能是一个指数数。 但是 ,我们使用的上限K,因此中的所有值sums都在范围内[0, K]。由于sums是集合,因此最多包含K+1元素。
sums
[0, K]
K+1
内循环内的所有计算都需要恒定的时间,因此总循环需要O(K)。出于相同的原因,该集合newSums也最多包含K+1元素,因此addAll最后也要使用O(K)。
O(K)
newSums
addAll
总结:外循环执行n时间。循环体取O(K)。因此,该算法在中运行O(n K)。
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根据要求还查找导致最佳总和的元素:
除了跟踪单个整数(子列表的总和)之外,还应该跟踪子列表本身。如果您创建一个新类型,则这相对简单(没有getter / setter来简化示例):
public class SubList { public int size; public List<Integer> subList; public SubList() { this(0, new ArrayList<>()); } public SubList(int size, List<Integer> subList) { this.size = size; this.subList = subList; } }
初始化现在变为:
SubList opt = new SubList(); Set<SubList> sums = new HashSet<>(); sums.add(opt);
sums需求的内部循环也需要一些小的调整:
for (Integer input : inputs) { Set<SubList> newSums = new HashSet<>(); // loop over all sums so far for (SubList sum : sums) { List<Integer> newSubList = new ArrayList<>(sum.subList); newSubList.add(input); SubList newSum = new SubList(sum.size + input, newSubList); // ignore too big sums if (newSum.size <= K) { newSums.add(newSum); // update optimum if (newSum.size > opt) { opt = newSum; } } } sums.addAll(newSums); }