如何在不使用递归的情况下确定一组整数的总和

时间:2011-08-31 00:34:31

标签: python nested-loops

这是我关于Stack Overflow的第一篇文章,我希望它会很好。

这是我自己想到的一个问题,现在我有点尴尬地说,但它打败了我的生活日光。请注意,这不是家庭作业,也是童子军的荣誉。

基本上,程序接受(作为输入)由0到9的整数组成的字符串。

strInput = '2415043'

然后你需要将这一串数字分成更小的数字组,直到最终,这些组的总和为你提供一个预先定义的总数。 在上述字符串的情况下,目标是289。

iTarget = 289

对于此示例,有两个正确的答案(但很可能只显示一个答案,因为程序在达到目标后停止):

Answer 1 = 241, 5, 043    (241 + 5 + 043    = 289)  

答案2 = 241,5,0,43(241 + 5 + 0 + 43 = 289)

请注意,整数不会改变位置。它们仍然与原始字符串中的顺序相同。

现在,我知道如何使用递归来解决这个问题。但令人沮丧的是我不允许使用递归。

这需要使用 only'while'和'for'循环来解决。显然列表和函数也可以。

以下是我目前的一些代码:

我的代码:

                                         #Pre-defined input values, for the sake of simplicity
lstInput = ['2','4','1','5','0','4','3'] #This is the kind of list the user will input
sJoinedList = "".join(lstInput)          #sJoinedList = '2415043'
lstWorkingList = []                      #All further calculuations are performed on lstWorkingList
lstWorkingList.append(sJoinedList)       #lstWorkingList = ['2415043']
iTarget = 289                            #Target is pre-defined

-

def SumAll(_lst):          #Adds up all the elements in a list
   iAnswer = 0             #E.g. lstEg = [2,41,82]
     for r in _lst:        #     SumAll(lstEg) = 125
       iAnswer += int(r)
   return(iAnswer) 

-

def AddComma(_lst):
                                  #Adds 1 more comma to a list and resets all commas to start of list
                                  #E.g. lstEg = [5,1001,300]  (Note only 3 groups / 2 commas)
                                  #     AddComma(lstEg)
                                  #     [5,1,0,001300] (Now 4 groups / 3 commas)
    iNoOfCommas = len(_lst) - 1   #Current number of commas in list
    sResetString = "".join(_lst)  #Make a string with all the elements in the list
    lstTemporaryList = []
    sTemp = ""
    i = 0
    while i < iNoOfCommas +1:
        sTemp += sResetString[i]+','    #Add a comma after every element
        i += 1
    sTemp += sResetString[i:]       
    lstTemporaryList = sTemp.split(',') #Split sTemp into a list, using ',' as a separator
                                        #Returns list in format ['2', '415043'] or ['2', '4', '15043']
    return(lstTemporaryList)
    return(iAnswer)

基本上,伪代码看起来像这样:

伪码:

while SumAll(lstWorkingList) != iTarget:      #While Sum != 289
    if(len(lstWorkingList[0]) == iMaxLength): #If max possible length of first element is reached
        AddComma(lstWorkingList)              #then add a new comma / group and
        Reset(lstWorkingList)                 #reset all the commas to the beginning of the list to start again
    else:
        ShiftGroups()                         #Keep shifting the comma's until all possible combinations
                                              #for this number of comma's have been tried
                                              #Otherwise, Add another comma and repeat the whole process

唷!那真是太过分了。

我已经完成了程序将在一张纸上进行的过程,所以下面是预期的输出:

输出:

[2415043]  #Element 0 has reached maximum size, so add another group 
#AddComma()
#Reset()
[2, 415043] #ShiftGroups()
[24, 15043] #ShiftGroups()
[241, 5043] #ShiftGroups()
#...etc...etc...
[241504, 3] #Element 0 has reached maximum size, so add another group
#AddComma()
#Reset()
[2, 4, 15043] #ShiftGroups()
[2, 41, 5043] #ShiftGroups()
#etc...etc...

[2, 41504, 3] #Tricky part

现在这里是棘手的部分。 在下一步中,第一个元素必须变为24,另外两个必须重置。

#Increase Element 0
#All other elements Reset() 
[24, 1, 5043] #ShiftGroups()
[24, 15, 043] #ShiftGroups()
#...etc...etc

[24, 1504, 3]
#Increase Element 0
#All other elements Reset()
[241, 5, 043] #BINGO!!!!

好。这是程序逻辑的基本流程。现在我唯一需要弄清楚的是,如何在没有递归的情况下使其工作。

对于那些一直在阅读的人,我真诚地感谢你,并希望你仍然有能力帮助我解决这个问题。 如果有任何不清楚的地方,请询问,我会澄清(可能是令人难以忍受的细节X-D)。

再次感谢!

编辑:2011年9月1日

感谢大家的回复和答案。它们都非常好,绝对比我追随的路线更优雅。 但是,我的学生从未使用过“导入”或任何比列表更先进的数据结构。但是,它们确实知道很多列表功能。 我还应该指出,学生们在数学方面非常有天赋,他们中的许多人都参加过国际数学奥林匹克竞赛。所以这个任务不超出范围 他们的智慧,可能只是超出了他们的蟒蛇知识范围。

昨晚我有一个尤里卡!时刻。我还没有实现它,但是会在周末进行,然后在这里发布我的结果。它可能有点粗糙,但我认为它将完成工作。

很抱歉,我花了这么长时间回复,我的网络上限已经达到,我不得不等到第一次重置。这让我想起了春天的每个人(对于你们在南半球的那些人来说)。

再次感谢您的贡献。我将在周末后选择最佳答案。 此致!

3 个答案:

答案 0 :(得分:3)

找到所有解决方案的程序可以functional样式优雅地表达。

分区

首先,编写一个以各种可能的方式对字符串进行分区的函数。 (以下实现基于http://code.activestate.com/recipes/576795/。)示例:

def partitions(iterable):
    'Returns a list of all partitions of the parameter.'
    from itertools import chain, combinations
    s = iterable if hasattr(iterable, '__getslice__') else tuple(iterable)
    n = len(s)
    first, middle, last = [0], range(1, n), [n]
    return [map(s.__getslice__, chain(first, div), chain(div, last))
            for i in range(n) for div in combinations(middle, i)]

谓词

现在,您需要过滤列表以查找添加到所需值的分区。所以写一个小函数来测试分区是否满足这个标准:

def pred(target):
   'Returns a function that returns True iff the numbers in the partition sum to iTarget.'
   return lambda partition: target == sum(map(int, partition))

主程序

最后,编写主程序:

strInput = '2415043'
iTarget = 289

# Run through the list of partitions and find partitions that satisfy pred
print filter(pred(iTarget), partitions(strInput))

请注意,结果是在一行代码中计算的。

结果:[['241', '5', '043'], ['241', '5', '0', '43']]

答案 1 :(得分:3)

递归并不是工作的最佳工具。 itertools.product是。

以下是我搜索的方式:

将搜索空间想象为长度为l的所有二进制字符串,其中l是字符串的长度减去1。

取其中一个二进制字符串

将二进制字符串中的数字写在搜索字符串的数字之间。

2 4 1 5 0 4 3
 1 0 1 0 1 0

将1改为逗号,将0改为无。

2,4 1,5 0,4 3

全部添加。

2,4 1,5 0,4 3 = 136

是289吗?不。再试一次不同的二进制字符串。

2 4 1 5 0 4 3
 1 0 1 0 1 1

你明白了。

代码!

import itertools

strInput = '2415043'
intInput = map(int,strInput)
correctOutput = 289

# Somewhat inelegant, but what the heck
JOIN = 0
COMMA = 1

for combo in itertools.product((JOIN, COMMA), repeat = len(strInput) - 1):
    solution = []
    # The first element is ALWAYS a new one.
    for command, character in zip((COMMA,) + combo, intInput):
        if command == JOIN:
            # Append the new digit to the end of the most recent entry
            newValue = (solution[-1] * 10) + character
            solution[-1] = newValue
        elif command == COMMA:
            # Create a new entry
            solution.append(character)
        else:
            # Should never happen
            raise Exception("Invalid command code: " + command)
    if sum(solution) == correctOutput:
        print solution

修改 agf发布了另一个版本的代码。它连接字符串而不是我有点hacky乘以10并添加方法。此外,它使用true和false而不是我的JOIN和COMMA常量。我说这两种方法同样好,但当然我有偏见。 :)

import itertools
strInput = '2415043'
correctOutput = 289
for combo in itertools.product((True, False), repeat = len(strInput) - 1):
    solution = []
    for command, character in zip((False,) + combo, strInput):
        if command:
            solution[-1] += character
        else:
            solution.append(character)
            solution = [int(x) for x in solution]
        if sum(solution) == correctOutput:
            print solution

答案 2 :(得分:1)

要扩展pst的提示,而不是仅仅使用调用堆栈作为递归,您可以创建一个显式堆栈并使用它来实现递归算法,而无需实际以递归方式调用任何内容。详细信息留给学生练习;)