Trouver toutes les combinaisons possibles de chiffres pour atteindre une somme donnée.

Question

Comment faire pour tester toutes les combinaisons possibles d'ajouts à partir d'un ensemble donné. N de nombres pour qu'ils aboutissent à un nombre final donné ?

Un bref exemple :

• Ensemble de chiffres à ajouter : N = {1,5,22,15,0,...}
• Résultat souhaité : 12345

Answer 1

Voici une version Java qui est bien adaptée aux petits N et aux très grandes sommes cibles, lorsque la complexité O(t*N) (la solution dynamique) est plus grande que l'algorithme exponentiel. Ma version utilise une attaque par rencontre au milieu, ainsi qu'un petit décalage de bits afin de réduire la complexité de l'algorithme classique naïf. O(n*2^n) a O(2^(n/2)) .

Si vous souhaitez l'utiliser pour des ensembles comportant entre 32 et 64 éléments, vous devez modifier l'attribut int qui représente le sous-ensemble actuel dans la fonction d'étape à un long bien que les performances diminuent évidemment de manière drastique lorsque la taille de l'ensemble augmente. Si vous souhaitez utiliser cette méthode pour un ensemble dont le nombre d'éléments est impair, vous devez ajouter un 0 à l'ensemble pour qu'il soit pair.

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class SubsetSumMiddleAttack {
    static final int target = 100000000;
    static final int[] set = new int[]{ ... };

    static List<Subset> evens = new ArrayList<>();
    static List<Subset> odds = new ArrayList<>();

    static int[][] split(int[] superSet) {
        int[][] ret = new int[2][superSet.length / 2]; 

        for (int i = 0; i < superSet.length; i++) ret[i % 2][i / 2] = superSet[i];

        return ret;
    }

    static void step(int[] superSet, List<Subset> accumulator, int subset, int sum, int counter) {
        accumulator.add(new Subset(subset, sum));
        if (counter != superSet.length) {
            step(superSet, accumulator, subset + (1 << counter), sum + superSet[counter], counter + 1);
            step(superSet, accumulator, subset, sum, counter + 1);
        }
    }

    static void printSubset(Subset e, Subset o) {
        String ret = "";
        for (int i = 0; i < 32; i++) {
            if (i % 2 == 0) {
                if ((1 & (e.subset >> (i / 2))) == 1) ret += " + " + set[i];
            }
            else {
                if ((1 & (o.subset >> (i / 2))) == 1) ret += " + " + set[i];
            }
        }
        if (ret.startsWith(" ")) ret = ret.substring(3) + " = " + (e.sum + o.sum);
        System.out.println(ret);
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[][] superSets = split(set);

        step(superSets[0], evens, 0,0,0);
        step(superSets[1], odds, 0,0,0);

        for (Subset e : evens) {
            for (Subset o : odds) {
                if (e.sum + o.sum == target) printSubset(e, o);
            }
        }
    }
}

class Subset {
    int subset;
    int sum;

    Subset(int subset, int sum) {
        this.subset = subset;
        this.sum = sum;
    }
}

Answer 2

Ce problème est similaire à celui du changement de monnaie

public class CoinCount 
{   
public static void main(String[] args)
{
    int[] coins={1,4,6,2,3,5};
    int count=0;

    for (int i=0;i<coins.length;i++)
    {
        count=count+Count(9,coins,i,0);
    }
    System.out.println(count);
}

public static int Count(int Sum,int[] coins,int index,int curSum)
{
    int count=0;

    if (index>=coins.length)
        return 0;

    int sumNow=curSum+coins[index];
    if (sumNow>Sum)
        return 0;
    if (sumNow==Sum)
        return 1;

    for (int i= index+1;i<coins.length;i++)
        count+=Count(Sum,coins,i,sumNow);

    return count;       
}
}

Answer 3

J'ai porté l'échantillon C# en Objective-c et je ne l'ai pas vu dans les réponses :

//Usage
NSMutableArray* numberList = [[NSMutableArray alloc] init];
NSMutableArray* partial = [[NSMutableArray alloc] init];
int target = 16;
for( int i = 1; i<target; i++ )
{ [numberList addObject:@(i)]; }
[self findSums:numberList target:target part:partial];

//*******************************************************************
// Finds combinations of numbers that add up to target recursively
//*******************************************************************
-(void)findSums:(NSMutableArray*)numbers target:(int)target part:(NSMutableArray*)partial
{
    int s = 0;
    for (NSNumber* x in partial)
    { s += [x intValue]; }

    if (s == target)
    { NSLog(@"Sum[%@]", partial); }

    if (s >= target)
    { return; }

    for (int i = 0;i < [numbers count];i++ )
    {
        int n = [numbers[i] intValue];
        NSMutableArray* remaining = [[NSMutableArray alloc] init];
        for (int j = i + 1; j < [numbers count];j++)
        { [remaining addObject:@([numbers[j] intValue])]; }

        NSMutableArray* partRec = [[NSMutableArray alloc] initWithArray:partial];
        [partRec addObject:@(n)];
        [self findSums:remaining target:target part:partRec];
    }
}

Answer 4

Voici une meilleure version avec un meilleur formatage des sorties et des fonctionnalités C++ 11 :

void subset_sum_rec(std::vector<int> & nums, const int & target, std::vector<int> & partialNums) 
{
    int currentSum = std::accumulate(partialNums.begin(), partialNums.end(), 0);
    if (currentSum > target)
        return;
    if (currentSum == target) 
    {
        std::cout << "sum([";
        for (auto it = partialNums.begin(); it != std::prev(partialNums.end()); ++it)
            cout << *it << ",";
        cout << *std::prev(partialNums.end());
        std::cout << "])=" << target << std::endl;
    }
    for (auto it = nums.begin(); it != nums.end(); ++it) 
    {
        std::vector<int> remaining;
        for (auto it2 = std::next(it); it2 != nums.end(); ++it2)
            remaining.push_back(*it2);

        std::vector<int> partial = partialNums;
        partial.push_back(*it);
        subset_sum_rec(remaining, target, partial);
    }
}

Answer 5

Version PHP inspiré par la version C# de Keith Beller.

La version PHP de bala n'a pas fonctionné pour moi, car je n'avais pas besoin de grouper les numéros. Je voulais une implémentation plus simple avec une valeur cible et un groupe de nombres. Cette fonction éliminera également les entrées en double.

Edit 25/10/2021 : Ajout de l'argument précision pour supporter les nombres à virgule flottante (nécessite maintenant l'extension bcmath).

/**
 * Calculates a subset sum: finds out which combinations of numbers
 * from the numbers array can be added together to come to the target
 * number.
 *
 * Returns an indexed array with arrays of number combinations.
 *
 * Example:
 *
 * <pre>
 * $matches = subset_sum(array(5,10,7,3,20), 25);
 * </pre>
 *
 * Returns:
 *
 * <pre>
 * Array
 * (
 *   [0] => Array
 *   (
 *       [0] => 3
 *       [1] => 5
 *       [2] => 7
 *       [3] => 10
 *   )
 *   [1] => Array
 *   (
 *       [0] => 5
 *       [1] => 20
 *   )
 * )
 * </pre>
 *
 * @param number[] $numbers
 * @param number $target
 * @param array $part
 * @param int $precision
 * @return array[number[]]
 */
function subset_sum($numbers, $target, $precision=0, $part=null)
{
    // we assume that an empty $part variable means this
    // is the top level call.
    $toplevel = false;
    if($part === null) {
        $toplevel = true;
        $part = array();
    }

    $s = 0;
    foreach($part as $x)
    {
        $s = $s + $x;
    }

    // we have found a match!
    if(bccomp((string) $s, (string) $target, $precision) === 0)
    {
        sort($part); // ensure the numbers are always sorted
        return array(implode('|', $part));
    }

    // gone too far, break off
    if($s >= $target)
    {
        return null;
    }

    $matches = array();
    $totalNumbers = count($numbers);

    for($i=0; $i < $totalNumbers; $i++)
    {
        $remaining = array();
        $n = $numbers[$i];

        for($j = $i+1; $j < $totalNumbers; $j++)
        {
            $remaining[] = $numbers[$j];
        }

        $part_rec = $part;
        $part_rec[] = $n;

        $result = subset_sum($remaining, $target, $precision, $part_rec);
        if($result)
        {
            $matches = array_merge($matches, $result);
        }
    }

    if(!$toplevel)
    {
        return $matches;
    }

    // this is the top level function call: we have to
    // prepare the final result value by stripping any
    // duplicate results.
    $matches = array_unique($matches);
    $result = array();
    foreach($matches as $entry)
    {
        $result[] = explode('|', $entry);
    }

    return $result;
}

Exemple :

$result = subset_sum(array(5, 10, 7, 3, 20), 25);

Cela retournera un tableau indexé avec deux tableaux de combinaison de nombres :

3, 5, 7, 10
5, 20

Exemple avec des nombres à virgule flottante :

// Specify the precision in the third argument
$result = subset_sum(array(0.40, 0.03, 0.05), 0.45, 2);

Cela renverra une seule correspondance :

0.40, 0.05