算法总结所有组合的数字列表

时间:2008-12-31 19:34:32

标签: algorithm

我有一个数字列表,我想要添加所有不同的组合。 例如:

  • 数字为1,4,7和13
  • 输出将是:


1+4=5
1+7=8
1+13=14
4+7=11
4+13=17
7+13=20
1+4+7=12
1+4+13=18
1+7+13=21
4+7+13=24
1+4+7+13=25

是否有使用不同数字计算此公式的公式?

15 个答案:

答案 0 :(得分:28)

执行此操作的一种简单方法是使用与数字一样多的位创建位集。 在你的例子中4.

然后从0001到1111计数,并对集合中每个数字1加1:

数字1,4,7,13:

0001 = 13=13
0010 = 7=7
0011 = 7+13 = 20

1111 = 1+4+7+13 = 25

答案 1 :(得分:7)

以下是Java中一个简单的递归解决方案的样子:

public static void main(String[] args)
{
    f(new int[] {1,4,7,13}, 0, 0, "{");
}

static void f(int[] numbers, int index, int sum, String output)
{
    if (index == numbers.length)
    {
        System.out.println(output + " } = " + sum);
        return;
    }

    // include numbers[index]
    f(numbers, index + 1, sum + numbers[index], output + " " + numbers[index]);

    // exclude numbers[index]
    f(numbers, index + 1, sum, output);
}

输出:

{ 1 4 7 13 } = 25
{ 1 4 7 } = 12
{ 1 4 13 } = 18
{ 1 4 } = 5
{ 1 7 13 } = 21
{ 1 7 } = 8
{ 1 13 } = 14
{ 1 } = 1
{ 4 7 13 } = 24
{ 4 7 } = 11
{ 4 13 } = 17
{ 4 } = 4
{ 7 13 } = 20
{ 7 } = 7
{ 13 } = 13
{ } = 0

答案 2 :(得分:6)

最着名的算法需要指数时间。如果存在多项式时间算法,那么您将解析subset sum problem,从而求解P=NP problem

这里的算法是创建长度等于你的数字基数的位向量。修复您的一组数字的枚举(n_i)。然后,枚举位向量的所有可能值。对于位向量的每个枚举(e_i),计算e_i * n_i的总和。

这里的直觉是,您通过位向量表示数字集的子集,并生成该组数字的所有可能子集。当位e_i等于1时,n_i位于子集中,否则不是。

Knuth TAOCP的第四卷提供了生成位向量的所有可能值的算法。

答案 3 :(得分:4)

C#:

我试图找到一些更优雅的东西 - 但是现在应该可以做到这一点......

//Set up our array of integers
int[] items = { 1, 3, 5, 7 };

//Figure out how many bitmasks we need... 
//4 bits have a maximum value of 15, so we need 15 masks.
//Calculated as:
//    (2 ^ ItemCount) - 1
int len = items.Length;
int calcs = (int)Math.Pow(2, len) - 1;

//Create our array of bitmasks... each item in the array
//represents a unique combination from our items array
string[] masks = Enumerable.Range(1, calcs).Select(i => Convert.ToString(i, 2).PadLeft(len, '0')).ToArray();

//Spit out the corresponding calculation for each bitmask
foreach (string m in masks)
{
    //Get the items from our array that correspond to 
    //the on bits in our mask
    int[] incl = items.Where((c, i) => m[i] == '1').ToArray();

    //Write out our mask, calculation and resulting sum
    Console.WriteLine(
        "[{0}] {1}={2}", 
        m, 
        String.Join("+", incl.Select(c => c.ToString()).ToArray()), 
        incl.Sum()
    );
}

输出为:

[0001] 7=7
[0010] 5=5
[0011] 5+7=12
[0100] 3=3
[0101] 3+7=10
[0110] 3+5=8
[0111] 3+5+7=15
[1000] 1=1
[1001] 1+7=8
[1010] 1+5=6
[1011] 1+5+7=13
[1100] 1+3=4
[1101] 1+3+7=11
[1110] 1+3+5=9
[1111] 1+3+5+7=16

答案 4 :(得分:4)

这是一个简单的递归Ruby实现:

a = [1, 4, 7, 13]

def add(current, ary, idx, sum)
    (idx...ary.length).each do |i|
        add(current + [ary[i]], ary, i+1, sum + ary[i])
    end
    puts "#{current.join('+')} = #{sum}" if current.size > 1
end    
add([], a, 0, 0)

打印

1+4+7+13 = 25
1+4+7 = 12
1+4+13 = 18
1+4 = 5
1+7+13 = 21
1+7 = 8
1+13 = 14
4+7+13 = 24
4+7 = 11
4+13 = 17
7+13 = 20

如果您不需要在每一步都打印数组,那么代码可以更简单,更快,因为没有创建其他数组:

def add(ary, idx, sum)
    (idx...ary.length).each do |i|
        add(ary, i+1, sum + ary[i])
    end
    puts sum
end
add(a, 0, 0)

我认为你不能比这简单得多。

答案 5 :(得分:3)

这个Perl程序似乎可以做你想要的。它通过不同的方式选择n items from k items。计算有多少组合很容易,但是获得每个组合的总和意味着你必须最终添加它们。当我问Perlmonks时,我在How can I calculate the right combination of postage stamps?上遇到了类似的问题。

Math::Combinatorics模块还可以处理许多其他情况。即使您不想使用它,文档也有很多关于该问题的其他信息的指针。其他人可能会为您喜欢的语言建议适当的库。

#!/usr/bin/perl

use List::Util qw(sum);
use Math::Combinatorics;

my @n = qw(1 4 7 13);

foreach my $count ( 2 .. @n ) {
    my $c = Math::Combinatorics->new(
        count => $count,  # number to choose
        data => [@n],
        );

    print "combinations of $count from: [" . join(" ",@n) . "]\n";

    while( my @combo = $c->next_combination ){
        print join( ' ', @combo ), " = ", sum( @combo ) , "\n";
        }
    }

答案 6 :(得分:3)

Mathematica解决方案:

{#, Total@#}& /@ Subsets[{1, 4, 7, 13}]  //MatrixForm

输出:

{}  0
{1} 1
{4} 4
{7} 7
{13}    13
{1,4}   5
{1,7}   8
{1,13}  14
{4,7}   11
{4,13}  17
{7,13}  20
{1,4,7} 12
{1,4,13}    18
{1,7,13}    21
{4,7,13}    24
{1,4,7,13}  25

答案 7 :(得分:2)

您可以使用位向量枚举所有子集。

在for循环中,从0到2变为N次幂减去1(如果你不关心空集,则从1开始)。

在每次迭代时,确定设置了哪些位。第N位表示集合的第N个元素。对于每个设置位,取消引用该组的相应元素并添加到累计值。

ETA:由于此问题的性质涉及指数复杂性,因此您可以枚举的集合的大小存在实际限制。如果事实证明你不需要所有子集,你可以查找“n选择k”以获取枚举k个元素子集的方法。

答案 8 :(得分:1)

PHP:这是一个非递归实现。我不是说这是最有效的方法(这确实是指数2 ^ N - 请参阅JasonTrue的回复和评论),但它适用于一小部分元素。我只想快速写一些东西来获得结果。我将算法基于Toon的答案。

$set = array(3, 5, 8, 13, 19);

$additions = array();
for($i = 0; $i < pow(2, count($set)); $i++){
    $sum = 0;
    $addends = array();
    for($j = count($set)-1; $j >= 0; $j--) {
        if(pow(2, $j) & $i) {
            $sum += $set[$j];
            $addends[] = $set[$j];
        }
    }
    $additions[] = array($sum, $addends);
}

sort($additions);

foreach($additions as $addition){
    printf("%d\t%s\n", $addition[0], implode('+', $addition[1]));
}

将输出:

0   
3   3
5   5
8   8
8   5+3
11  8+3
13  13
13  8+5
16  13+3
16  8+5+3
18  13+5
19  19
21  13+8
21  13+5+3
22  19+3
24  19+5
24  13+8+3
26  13+8+5
27  19+8
27  19+5+3
29  13+8+5+3
30  19+8+3
32  19+13
32  19+8+5
35  19+13+3
35  19+8+5+3
37  19+13+5
40  19+13+8
40  19+13+5+3
43  19+13+8+3
45  19+13+8+5
48  19+13+8+5+3

例如,一个案例可能是一组用于解决问题的阻力带。假设您获得5个波段,每个波段具有以磅为单位表示的不同阻力,您可以组合波段来总计总阻力。带阻力为3,5,5,13和19磅。此设置为您提供32(2 ^ 5)种可能的配置,减零。在此示例中,算法返回按升序总阻力排序的数据,首先支持有效的波段配置,对于每个配置,波段按降序阻抗排序。

答案 9 :(得分:0)

这不是生成总和的代码,但它会生成排列。在你的情况下:

1; 1,4; 1,7; 4,7; 1,4,7; ...

如果我有一个周末的时间,如果它很有趣,我可以修改它来得出总和。

这只是Igor Ostrovsky博客中一段有趣的LINQ代码,名为“使用LINQ简化程序的7个技巧”(http://igoro.com/archive/7-tricks-to-simplify-your-programs-with-linq/)。

T[] arr = …;
var subsets = from m in Enumerable.Range(0, 1 << arr.Length)
              select
                  from i in Enumerable.Range(0, arr.Length)
                  where (m & (1 << i)) != 0
                  select arr[i];

答案 10 :(得分:0)

如果您想避免维护成本,您可能有兴趣查看GNU Scientific Library。对较长序列求和的实际过程将变得非常昂贵(比在步骤基础上生成单个置换更多),大多数架构都具有可以提供相当令人印象深刻的加速的SIMD /向量指令(我将提供此类实现的示例但我还不能发布网址。)

答案 11 :(得分:0)

谢谢扎克,

我正在创建银行对帐解决方案。我把你的代码放到jsbin.com进行一些快速测试并用Javascript生成:

function f(numbers,ids, index,  sum, output, outputid, find )
{
    if (index == numbers.length){
          var x ="";
          if (find == sum) {
              y= output + " } = " + sum + "  " + outputid + " }<br/>" ;
          }
        return;
    }
    f(numbers,ids, index + 1, sum + numbers[index], output + " " + numbers[index], outputid + " " + ids[index], find);
    f(numbers,ids, index + 1, sum, output, outputid,find);
}

var y;

f( [1.2,4,7,13,45,325,23,245,78,432,1,2,6],[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13], 0, 0, '{','{', 24.2);
if (document.getElementById('hello')) {
  document.getElementById('hello').innerHTML = y;
}

我需要它来生成要从下一个匹配号码中排除的ID列表。

我将使用vb.net回复我的最终解决方案

答案 12 :(得分:0)

v=[1,2,3,4]#variables to sum
i=0
clis=[]#check list for solution excluding the variables itself
def iterate(lis,a,b):
    global i
    global clis
    while len(b)!=0 and i<len(lis):
        a=lis[i]
        b=lis[i+1:]
        if len(b)>1:
            t=a+sum(b)
            clis.append(t)
        for j in b:
            clis.append(a+j)
        i+=1
        iterate(lis,a,b)
iterate(v,0,v)

用python编写。我们的想法是在单个整数和列表中打破列表。 [1,2,3,4]分为1,[2,3,4]。我们现在通过加上整数和剩余列表的总和来追加总和。此外,我们采用每个单独的总和,即1,2; 1,3; 1,4。检查表现在应为[1 + 2 + 3 + 4,1 + 2,1 + 3,1 + 4]然后我们递归地调用新列表,即现在int = 2,list = [3,4]。清单现在将附加[2 + 3 + 4,2 + 3,2 + 4],因此我们附上清单直到清单为空。

答案 13 :(得分:0)

set是sums的集合,list是原始数字的列表。

它的Java。

public void subSums() {
    Set<Long> resultSet = new HashSet<Long>();
    for(long l: list) {
        for(long s: set) {
            resultSet.add(s);
            resultSet.add(l + s);
        }
        resultSet.add(l);
        set.addAll(resultSet);
        resultSet.clear();
    }
}

答案 14 :(得分:0)

public static void main(String[] args) {
        // this is an example number
        long number = 245L;
        int sum = 0;

        if (number > 0) {
            do {
                int last = (int) (number % 10);
                sum = (sum + last) % 9;
            } while ((number /= 10) > 0);
            System.err.println("s = " + (sum==0 ? 9:sum);
        } else {
            System.err.println("0");
        }
    }