【华为OD题库-057】MELON的难题-java

题目

MELON有一堆精美的雨花石(数量为n,重量各异),准备送给S和W。MELON希望送给俩人的雨花石重星一致,请你设计一个程序帮MELON确认是否能将雨花石平均分配。
输入描述

第1行输入为雨花石个数:n,0<n <31.

第2行输入为空格分割的各雨花石重量: m0 m1 ... mn - 1, 0<mk<1001不需要考虑异常输入的情况。
输出描述

如果可以均分,从当前雨花石中最少拿出几块,可以使两堆的重量相等:

如果不能均分,则输出-1。
示例1:
输入

4

1 1 2 2
输出

2
说明

输入第一行代表共4颗雨花石,第二行代表4颗雨花石重量分别为1、1、2、2。均分时只能分别为1,2,需要拿出重星为1和2的两块雨花石,所以输出2。
示例2:
输入

10

1 1 1 1 1 9 8 3 7 10
输出

3
说明

输入第一行代表共10颗雨花石,第二行代表4颗雨花石重量分别为1、1、1、1、1、9、8、3、7、10。均分时可以1,1,1,1,1,9,7和10,8,3,也可以1,1,1,1,9.8和10,7,3,1,或者其他均分方式,但第一种只需要拿出重量为10.8,3的3块雨花石,第二种需要拿出4块,所以输出3(块数最少)。

思路

两个方案:

排列组合

排列组合思路参照模板:【JAVA-排列组合】一个套路速解排列组合题

针对本题而言,简要分析如下:

首先计算雨花石的重量总和sum,sum不能被2整除,直接返回-1。能被2整除,那么我们至少需要拿出多少块雨花石,使其重量和target=sum/2。

要求最少数量,先拿重量较大的雨花石,所以可以将输入nums降序排列,剪枝分析如下:

  1. 雨花石重量可能存在重复,注意同层相同剪枝
  2. 如果某个组合的雨花石重量在加入下一个雨花石之前,已经不小于target或者组合个数已经不小于之前解的个数,直接剪枝

最后注意,因为要求的res为最小值,初始值设置的Integer.MAX_VALUE ,如果没有找到合适的组合,res还是等于Integer.MAX_VALUE,那么最后需要返回-1.

动态规划

定义:

dpij的含义为:在前i个雨花石选择,使其重量和等于j,需要的最少雨花石个数。

初始化:

dpi0,要使目标和等于0,那么选0个即可,所以dpi0=0,其中i的范围为:0~nums.length-1

dp0j,从前0个元素选(即只有nums0可选,目标和就是nums0),使其累加和为j(j的范围为0~target),如果j=nums0,那么dp0j=1,否则给其一个初始值。具体初始值给多少? 比如nums为:2 3 4 5,dp02=1。dp03不可能满足(只选2,不可能使其和等于3),可以将其结果设置为一个比较大的值(因为最后取的最小值,如果存在一个满足条件的值,两相比较就能得到最小结果)。这里我设置为nums.length。

递推关系:

对于dpij(i>0,j>0),只有两种情况,当前值选和当前值不选

当前值选:dpij=dpi-1j-nums\[i]+1

当前值不选: dpij=dpi-1j

结果中两者取其小即可。同时需要注意,如果当前值比目标j还大,那肯定走不选的分支

根据初始化和递推关系,最后求得dpnums.length-1target,如果其值等于nums.length(即初始化的值),说明不存在这样的组合,直接返回-1。

题解

排列组合

java 复制代码
package hwod;

import java.util.Arrays;
import java.util.LinkedList;
import java.util.Scanner;

public class YuhuaStone {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        int n = Integer.parseInt(sc.nextLine());
        int[] nums = new int[n];
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            nums[i] = sc.nextInt();
        }
        System.out.println(yuHuaStone(nums));
    }

    private static int res = Integer.MAX_VALUE;

    private static int yuHuaStone(int[] nums) {
        int sum = Arrays.stream(nums).sum();
        if (sum % 2 != 0) return -1;
        int target = sum / 2;
        int[] used = new int[nums.length];
        LinkedList<Integer> path = new LinkedList<>();
        Arrays.sort(nums);
        dfs(nums, nums.length - 1, path, used, target);
        return res == Integer.MAX_VALUE ? -1 : res;
    }

    private static void dfs(int[] nums, int start, LinkedList<Integer> path, int[] used, int target) {
        if (target == 0) {
            res = Math.min(res, path.size());
            return;
        }
        for (int i = start; i >= 0; i--) {
            if (target <= 0 || path.size() >= res) break;
            if (i < nums.length - 1 && nums[i + 1] == nums[i] && used[i + 1] == 0) continue;
            path.addLast(nums[i]);
            used[i] = 1;
            dfs(nums, i - 1, path, used, target - nums[i]);
            path.removeLast();
            used[i] = 0;

        }

    }
}

动态规划

java 复制代码
package hwod;

import java.util.Arrays;
import java.util.LinkedList;
import java.util.Scanner;

public class YuhuaStone {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        int n = Integer.parseInt(sc.nextLine());
        int[] nums = new int[n];
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            nums[i] = sc.nextInt();
        }
        System.out.println(yuHuaStone(nums));
    }

    private static int yuHuaStone(int[] nums) {
        int sum = Arrays.stream(nums).sum();
        if (sum % 2 != 0) return -1;
        int target = sum / 2;
        int size = nums.length;
        int[][] dp = new int[size][target + 1];
        for (int j = 0; j < target + 1; j++) {
            if (j == nums[0]) dp[0][j] = 1;
            else dp[0][j] = size;
        }
        for (int i = 1; i < size; i++) {
            for (int j = 1; j <= target; j++) {
                if (nums[i] > j) dp[i][j] = dp[i - 1][j];
                else dp[i][j] = Math.min(dp[i - 1][j], 1 + dp[i - 1][j - nums[i]]);
            }
        }
        int res = dp[size - 1][target];
        return res == size ? -1 : res;
    }
}

用例

补充输出-1的用例

用例一

6

2 5 5 6 7 10

用例二

3

2 3 3

推荐

如果你对本系列的其他题目感兴趣,可以参考华为OD机试真题及题解(JAVA),查看当前专栏更新的所有题目。

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