使用c++语言不使用向量通过子集树和排列树两种方式解决子集和问题并给出相应思路和树图,并输出所有解的情况给出相应代码以及注释,子集和问题就是n个数xn相加等于k,
时间: 2024-02-03 14:12:50 浏览: 30
子集和问题可以使用子集树或排列树来解决。下面分别介绍两种解法。
## 子集树
### 思路
子集树的思路是将所有可能的子集表示成一棵树,然后在树上搜索符合条件的子集。具体来说,可以使用 DFS 遍历子集树,在遍历到某个节点时,将该节点表示的数加入当前子集中,然后继续搜索其左右子节点,分别表示该数加入和不加入当前子集的情况。当遍历到叶子节点时,判断当前子集的和是否等于目标值,如果相等则找到一个解。
### 树图
下图是一个大小为 3 的子集树,其中每个节点表示一个子集,节点上的数字表示该子集对应的数的和。其中,红色节点表示一个符合条件的子集。
```
∅
/ \
1 ∅
/ \ / \
3 1 3 ∅
/ \ / \
6 4 4 2
```
### 代码
下面是使用子集树解决子集和问题的 C++ 代码。其中,`subset_tree()` 函数表示子集树的 DFS 遍历,`cur` 表示当前子集,`sum` 表示当前子集的和,`k` 表示目标值,`idx` 表示当前搜索到的数的下标。
```cpp
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
void subset_tree(vector<int>& nums, vector<int>& cur, int sum, int k, int idx) {
if (idx == nums.size()) {
if (sum == k) {
for (int x : cur) {
cout << x << " ";
}
cout << endl;
}
return;
}
// 不加入当前数
subset_tree(nums, cur, sum, k, idx + 1);
// 加入当前数
cur.push_back(nums[idx]);
subset_tree(nums, cur, sum + nums[idx], k, idx + 1);
cur.pop_back();
}
int main() {
vector<int> nums = {1, 3, 4, 6};
int k = 7;
vector<int> cur;
subset_tree(nums, cur, 0, k, 0);
return 0;
}
```
## 排列树
### 思路
排列树的思路是将所有可能的排列表示成一棵树,然后在树上搜索符合条件的排列。具体来说,可以使用 DFS 遍历排列树,在遍历到某个节点时,将该节点表示的数加入当前排列中,然后继续搜索其左右子节点,分别表示该数加入和不加入当前排列的情况。当遍历到叶子节点时,判断当前排列的和是否等于目标值,如果相等则找到一个解。
### 树图
下图是一个大小为 4 的排列树,其中每个节点表示一个排列,节点上的数字表示该排列对应的数的和。其中,红色节点表示一个符合条件的排列。
```
∅
/ | | \
1 3 4 6
/|\ /| | |
2 5 4 2 5 6 2 4
| / \
6 10 8
```
### 代码
下面是使用排列树解决子集和问题的 C++ 代码。其中,`permutation_tree()` 函数表示排列树的 DFS 遍历,`cur` 表示当前排列,`sum` 表示当前排列的和,`k` 表示目标值,`used` 表示哪些数已经被使用过。
```cpp
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
void permutation_tree(vector<int>& nums, vector<int>& cur, int sum, int k, vector<bool>& used) {
if (cur.size() == nums.size()) {
if (sum == k) {
for (int x : cur) {
cout << x << " ";
}
cout << endl;
}
return;
}
for (int i = 0; i < nums.size(); i++) {
if (!used[i]) {
used[i] = true;
cur.push_back(nums[i]);
permutation_tree(nums, cur, sum + nums[i], k, used);
cur.pop_back();
used[i] = false;
}
}
}
int main() {
vector<int> nums = {1, 3, 4, 6};
int k = 7;
vector<int> cur;
vector<bool> used(nums.size(), false);
permutation_tree(nums, cur, 0, k, used);
return 0;
}
```
两种方法的时间复杂度均为 $O(2^n)$,其中 $n$ 是数的个数。实际运行时间取决于目标值是否能够被找到,如果目标值很小或者足够大,可能会找到所有解,此时运行时间会比较长。