子集和问题以 NP 完全而闻名,但是有各种技巧可以快速解决问题的版本。
通常的动态规划算法需要随目标总和增长的空间。我的问题是:我们可以减少这个空间需求吗?
我正在尝试解决具有少量元素但目标和非常大的子集和问题。元素的数量对于指数时间算法(和快捷方法)来说太大了,对于通常的动态规划方法来说目标和太大。
考虑这个说明问题的玩具问题。给定集合A = [2, 3, 6, 8]
,找出总和为 的子集的数量target = 11
。枚举所有子集我们看到的答案是 2:(3, 8)
和(2, 3, 6)
。
当然,动态编程解决方案给出了相同的结果 -ways[11]
返回2
:
def subset_sum(A, target):
ways = [0] * (target + 1)
ways[0] = 1
ways_next = ways[:]
for x in A:
for j in range(x, target + 1):
ways_next[j] += ways[j - x]
ways = ways_next[:]
return ways[target]
target = 1100
现在考虑以set的总和为目标A = [200, 300, 600, 800]
。显然仍然有 2 个解决方案:(300, 800)
和(200, 300, 600)
. 但是,该ways
阵列增长了 100 倍。
填写动态编程存储数组时是否可以跳过某些权重?对于我的示例问题,我可以计算输入集的最大公分母,然后将所有项目减少该常数,但这不适用于我的实际应用程序。
这个 SO question是相关的,但这些答案没有使用我想到的方法。Akshay在此页面上的第二条评论说:
...在 n 非常小(例如 6)且总和非常大(例如 100 万)的情况下,空间复杂度将太大。为了避免大的空间复杂度,可以使用 n HASHTABLES。
这似乎更接近我正在寻找的东西,但我似乎无法真正实现这个想法。这真的可能吗?
编辑添加:要解决的问题的较小示例。有1个解决方案。
target = 5213096522073683233230240000
A = [2316931787588303659213440000,
1303274130518420808307560000,
834095443531789317316838400,
579232946897075914803360000,
425558899761116998631040000,
325818532629605202076890000,
257436865287589295468160000,
208523860882947329329209600,
172333769324749858949760000,
144808236724268978700840000,
123386899930738064691840000,
106389724940279249657760000,
92677271503532146368537600,
81454633157401300519222500,
72153585080604612224640000,
64359216321897323867040000,
57762842349846905631360000,
52130965220736832332302400,
47284322195679666514560000,
43083442331187464737440000,
39418499221729173786240000,
36202059181067244675210000,
33363817741271572692673536,
30846724982684516172960000,
28604096143065477274240000,
26597431235069812414440000,
24794751591313594450560000,
23169317875883036592134400,
21698632766175580575360000,
20363658289350325129805625,
19148196591638873216640000,
18038396270151153056160000,
17022355990444679945241600]
一个真正的问题是:
target = 262988806539946324131984661067039976436265064677212251086885351040000
A = [116883914017753921836437627140906656193895584300983222705282378240000,
65747201634986581032996165266759994109066266169303062771721337760000,
42078209046391411861117545770726396229802410348353960173901656166400,
29220978504438480459109406785226664048473896075245805676320594560000,
21468474003260924418937523352411426647858372626711204170357987840000,
16436800408746645258249041316689998527266566542325765692930334440000,
12987101557528213537381958571211850688210620477887024745031375360000,
10519552261597852965279386442681599057450602587088490043475414041600,
8693844844295746252297013588993057072273225278585528961549928960000,
7305244626109620114777351696306666012118474018811451419080148640000,
6224587137040149683597270084426981690799173128454727836375984640000,
5367118500815231104734380838102856661964593156677801042589496960000,
4675356560710156873457505085636266247755823372039328908211295129600,
4109200102186661314562260329172499631816641635581441423232583610000,
3639983481521748430892521260443459881470796742937193786669693440000,
3246775389382053384345489642802962672052655119471756186257843840000,
2914003396564502206448583502127866774917064428556368433095682560000,
2629888065399463241319846610670399764362650646772122510868853510400,
2385386000362324935437502594712380738650930291856800463373109760000,
2173461211073936563074253397248264268068306319646382240387482240000,
1988573206351200938616141104476672789688204647842814753019927040000,
1826311156527405028694337924076666503029618504702862854770037160000,
1683128361855656474444701830829055849192096413934158406956066246656,
1556146784260037420899317521106745422699793282113681959093996160000,
1443011284169801504153550952356872298690068941987447193892375040000,
1341779625203807776183595209525714165491148289169450260647374240000,
1250838556670374906691960338012080744048823137584838292922165760000,
1168839140177539218364376271409066561938955843009832227052823782400,
1094646437211014876720019400903392201607763016346356924399106560000,
1027300025546665328640565082293124907954160408895360355808145902500,
965982760477305139144112620999228563585913919842836551283325440000,
909995870380437107723130315110864970367699185734298446667423360000,
858738960130436976757500934096457065914334905068448166814319513600,
811693847345513346086372410700740668013163779867939046564460960000,
768411414287644482489363509326632509674989232073666182868912640000,
728500849141125551612145875531966693729266107139092108273920640000,
691620793004461075955252231602997965644352569828303092930664960000,
657472016349865810329961652667599941090662661693030627717213377600,
625791330255672395317036671188673352614551016483550865168079360000,
596346500090581233859375648678095184662732572964200115843277440000,
568931977371436071675467087219123799753953628290345594563299840000,
543365302768484140768563349312066067017076579911595560096870560000,
519484062301128541495278342848474027528424819115480989801255014400,
497143301587800234654035276119168197422051161960703688254981760000,
476213321032044045508347054897310957784092466595223632570186240000,
456577789131851257173584481019166625757404626175715713692509290000,
438132122515529069774235170457376054037925971973698044293020160000,
420782090463914118611175457707263962298024103483539601739016561664,
404442609057972047876946806715939986830088526993021531852188160000,
389036696065009355224829380276686355674948320528420489773499040000,
374494562534633427030238036407319297168052779889230688624970240000,
360752821042450376038387738089218074672517235496861798473093760000,
347753793771829850091880543559722282890929011143421158461997158400,
335444906300951944045898802381428541372787072292362565161843560000,
323778155173833578494287055791985197213007158728485381455075840000,
312709639167593726672990084503020186012205784396209573230541440000,
302199145693704480473409550206308504954053507241841138853071360000,
292209785044384804591094067852266640484738960752458056763205945600,
282707666261699891568916593460940582033071824431295083135592960000,
273661609302753719180004850225848050401940754086589231099776640000,
265042888929147215048611399412486748738992254650755607041456640000,
256825006386666332160141270573281226988540102223840088952036475625,
248983485481605987343890803377079267631966925138189113455039385600,
241495690119326284786028155249807140896478479960709137820831360000,
234340660761814501342824380545368657996226388663143017230461440000,
227498967595109276930782578777716242591924796433574611666855840000,
220952578483466770957349011608519198854244960871423861446658560000,
214684740032609244189375233524114266478583726267112041703579878400,
208679870295533683104133831435857945991878646837700655494453760000,
202923461836378336521593102675185167003290944966984761641115240000,
197401994025105141026072179446079922264038329650750423033879040000,
192102853571911120622340877331658127418747308018416545717228160000,
187014262428406274938300203425450649910232934881573156328451805184,
182125212285281387903036468882991673432316526784773027068480160000,
177425404985627474536673746714144021883127046501745489011223040000,
172905198251115268988813057900749491411088142457075773232666240000,
168555556186474170249629649778586749838977769381324948621621760000,
164368004087466452582490413166899985272665665423257656929303344400]