使用子集树和排列树两种方式求解子集和,并且输出解,子集和问题就是多个正整数xn相加等于指定数k,并使用c++编写代码以及代码注释,同时不能够使用向量要求简洁明了,给出相应思路以及时间复杂度,并画出树图
时间: 2023-12-11 20:02:41 浏览: 57
思路:
子集和问题可以通过回溯法求解,使用两种树结构:子集树和排列树。其中,子集树是针对不考虑元素顺序的情况下,从多个正整数中选取一些数使它们相加等于指定数k的问题;而排列树则是考虑元素顺序的情况下,从多个正整数中选取一些数使它们相加等于指定数k的问题。
子集树的思路是:从根节点开始,每个节点代表一个正整数,如果选择该节点,则将该节点的值加入当前的和中,并进入该节点的左子树;如果不选择该节点,则不将该节点的值加入当前的和中,并进入该节点的右子树。当和等于k时,即找到了一个解。时间复杂度为O(2^n)。具体实现见代码和树图。
排列树的思路是:从根节点开始,每个节点代表一个正整数,如果选择该节点,则将该节点的值加入当前的和中,并进入该节点的所有右侧节点(因为它们比该节点大,必须按照升序排列);如果不选择该节点,则不将该节点的值加入当前的和中,并进入该节点的右侧节点。当和等于k时,即找到了一个解。时间复杂度为O(n!)。具体实现见代码和树图。
时间复杂度分析:
子集树的时间复杂度为O(2^n),因为每个节点都有两个子节点,总共有2^n个叶子节点。
排列树的时间复杂度为O(n!),因为每个节点都有n个子节点(排列),总共有n!个叶子节点。
代码及注释如下(包括两种树结构的代码):
相关问题
使用子集树和排列树两种方式求解子集和,子集和问题就是多个正整数xn相加等于指定数k,并使用c++编写代码以及代码注释,同时不能够使用向量要求简洁明了,给出相应思路以及时间复杂度,并画出树图
思路:
首先,我们可以使用子集树和排列树两种方式来求解子集和问题。子集树的思路是将所有的子集构成一棵二叉树,其中左子树表示不选当前元素,右子树表示选当前元素。在遍历过程中,如果当前节点表示的子集的和等于指定数k,则说明存在解。而排列树的思路是将所有可能的排列构成一棵树,然后在遍历过程中,根据当前元素是选还是不选来更新当前子集的和。
时间复杂度:
对于子集树,时间复杂度为O(2^n),因为二叉树的节点数为2^n-1。对于排列树,时间复杂度为O(n!),因为排列的总数为n!。
子集树代码及注释:
```c++
#include <iostream>
using namespace std;
const int MAXN = 20;
int n, k, a[MAXN];
// 构建子集树
void dfs(int i, int sum) {
if (i == n + 1) { // 到达叶子节点,判断是否满足条件
if (sum == k) {
cout << "YES" << endl;
exit(0);
}
return;
}
dfs(i + 1, sum); // 不选当前元素
dfs(i + 1, sum + a[i]); // 选当前元素
}
int main() {
cin >> n >> k;
for (int i = 1; i <= n; i++) {
cin >> a[i];
}
dfs(1, 0); // 从根节点开始搜索
cout << "NO" << endl; // 没有找到解
return 0;
}
```
排列树代码及注释:
```c++
#include <iostream>
using namespace std;
const int MAXN = 20;
int n, k, a[MAXN], vis[MAXN], sum;
// 构建排列树
void dfs(int depth) {
if (depth == n + 1) { // 到达叶子节点,判断是否满足条件
if (sum == k) {
cout << "YES" << endl;
exit(0);
}
return;
}
for (int i = 1; i <= n; i++) {
if (!vis[i]) { // 当前元素未被选中
vis[i] = true;
sum += a[i];
dfs(depth + 1); // 进入下一层
sum -= a[i];
vis[i] = false;
}
}
}
int main() {
cin >> n >> k;
for (int i = 1; i <= n; i++) {
cin >> a[i];
}
dfs(1); // 从根节点开始搜索
cout << "NO" << endl; // 没有找到解
return 0;
}
```
树图:
子集树:
```
{}
/ \
{} {a1}
/ \ / \
{} {a2} {a1} {a1, a2}
/ \ / \ / \
{} {a3}{a2} {a2,a3} {a1,a2}
/ \ / \ / \ / \
. . . . . .
```
排列树:
```
{}
/ | \
a1 a2 a3
/|\ | /|\
a2 a3 a1 a3 a1 a2
```
其中,每个节点表示当前的子集或排列,左子树表示不选当前元素,右子树表示选当前元素。叶子节点表示最终的子集或排列。
使用子集树和排列树两种方式求解子集和,并给出完整的树图以及解释
子集树和排列树是两种常见的求解子集和问题的算法。下面分别给出这两种算法的树图和解释。
1. 子集树
子集树是一棵二叉树,其节点表示求解子集和问题时的决策点。具体而言,对于一个长度为n的集合S,子集树的根节点表示空集,每个节点的左儿子表示将下一个元素加入集合,右儿子表示不将该元素加入集合。当到达深度为n时,叶子节点即表示一个子集。在路径上,每个节点表示加入或不加入一个元素的选择。
下图是一个长度为3的集合S={1,2,3}的子集树:
```
Ø
/ \
1 Ø
/ \ / \
2 Ø 2 Ø
/ \ / \
3 Ø 3 Ø
```
其中,Ø表示空集。
2. 排列树
排列树是一棵多叉树,其节点表示求解子集和问题时的决策点。具体而言,对于一个长度为n的集合S,排列树的根节点表示空集,每个节点的子节点表示将下一个元素加入集合。当到达深度为n时,叶子节点即表示一个排列。在路径上,每个节点表示加入一个元素的选择。
下图是一个长度为3的集合S={1,2,3}的排列树:
```
Ø
/ | \
1 2 3
/| |\
2 3 1 3 <-- 2的子树
| | | |
3 2 3 1 <-- 3的子树
```
其中,Ø表示空集。
相比之下,子集树是二叉树,每个节点只有两个儿子,相对而言比较简单。排列树则是多叉树,每个节点有n个儿子,但是排列树能够同时求解排列问题。