仅使用超过阈值的指定面额的硬币即可获得的最小金额

时间:2018-01-09 16:22:46

标签: algorithm combinations dynamic-programming subset-sum coin-change

换句话说,给定一组n个正整数A和一个阈值B,我想找到最小的C,以便:

  • C > B
  • C = A[1] * k[1] + A[2] * k[2] + ... + A[n] * k[n]k[i]是整数> = 0

作为A = { 6, 11, 16 }的示例,我们可以获得的值为{ 0, 6, 11, 12, 16, 17, 18, 22, 23, 24, 27, 28, 29, 30, 32 ... },因此如果B = 14C16,{{1} } => B = 22C = 23 => B = 18

这个问题受到了这些限制:C = 22 2 < n < 50000 < A[i] < 50000(这就是我被困的原因)。此外,您必须计算大小为1 < B < 10^9的数组B和数组C(但这可能无关紧要)。并且算法应该在C ++中以0.3秒的速度运行。

这里描述的算法解决了它,但速度不够快:https://www.geeksforgeeks.org/dynamic-programming-set-7-coin-change/
我计算表直到B + Amin,因为< 1000
这是算法(在伪C ++中):

Amin * k <= B <= Amin * ( k + 1 ) <= B + Amin

此算法的复杂度为int n, A[n], B; int Amin; // smallest number from A // table[i] will tell us if it is possible or not to obtain the number i bool table[B + Amin]; table[0] = true; for( int i = 0; i < n; ++i ) { int x = A[i]; // current number / denomination for( int j = x; j <= B + Amin; ++j ) if( table[j - x] ) table[j] = true; } // now we can do something like this: int result = B + 1; while( !table[result] ) ++result; ,我正在寻找与O(n*B)无关的内容(或者可能有BO(log(B))

注意:如果我们提出第一个要求O(sqrt(B)),那么问题不会改变(只需向B添加+1),我们可以这样问:如果我们有特定的硬币或纸币(无限的并且想要与他们一起购买东西,那么我们可以支付的金额是多少,以便收银员必须给予最小的改变。

我怀疑的事情可能有所帮助:
https://en.wikipedia.org/wiki/Coin_problem
如果最大公约数C >= B,则可以使用( x, y ) = 1xy − x − y获得高于x的任何内容。

https://en.wikipedia.org/wiki/Extended_Euclidean_algorithm

https://en.wikipedia.org/wiki/Subset_sum_problem

编辑:添加了示例和备注。

1 个答案:

答案 0 :(得分:1)

我认为你不能比O(n * B)更好,因为49999和49998的Frobenius数字(高于这个数字所有数量都可以使用给定的面额建造)是2499750005比10 ^大很多9,您需要至少为某些输入计算最佳值。如果gcd(A)> 1然后Frobenius数字不存在,但可以通过将所有A和B(向下舍入)除以gcd(A)并将你得到的C乘以gcd(A)来得到最终结果来阻止这种情况。

您的伪代码仍有很大的改进空间。您可以查看所有面额几乎为B + Amin的时间,并将表中的值设置为true多次。

标准实现看起来像这样:

sort(A);
table[0] = true;
for (int i = A[0]; i <= B + A[0]; i++)
    for (int j = 0; j < n && A[j] <= i; j++)
        if (table[i - A[j]]) {
            table[i] = true;
            break;
        }

这已经好一点了(请注意休息时间)。我把它称为向后实现,因为你回顾表中的所有位置,看看你是否能找到一个与给定面额之一有差异的值。您还可以为表中设置为true的连续值的数量引入计数器(当您将表中的值设置为true时增加计数器,如果无法构建值则重置计数器,如果counter =则返回B + 1 = A [0] - 1)。

也许你甚至可以通过正向实现获得更好的结果,因为表格可能非常稀疏,这里的表格值为false,而不是面额:

table[0] = true;
for (int i = 0; i <= B + Amin; i++)
    if (table[i])
        for (j = 0; j < n; j++)
            if (i + A[j] <= B + Amin)
                table[i + A[j]] = true;