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算法:剪绳子之大数越界情况下的求余问题

2022-06-25 10:25 作者:做架构师不做框架师  | 我要投稿


贪心思想+快速幂求余

给你一根长度为 n 的绳子,请把绳子剪成整数长度的 m 段(m、n都是整数,n>1并且m>1),每段绳子的长度记为 k[0],k[1]...k[m - 1] 。请问 k[0]*k[1]*...*k[m - 1] 可能的最大乘积是多少?例如,当绳子的长度是8时,我们把它剪成长度分别为2、3、3的三段,此时得到的最大乘积是18。

答案需要取模 1e9+7(1000000007),如计算初始结果为:1000000008,请返回 1。

示例1

  • 输入: 2

  • 输出: 1

  • 解释: 2 = 1 + 1, 1 × 1 = 1

示例2

  • 输入: 10

  • 输出: 36

  • 解释: 10 = 3 + 3 + 4, 3 × 3 × 4 = 36

提示

  • 2 <= n <= 1000

方法:快速幂求余

设一绳子长度为 n ( n>1 ),则其必可被切分为两段 n=n1 +n2

根据经验推测,切分的两数字乘积往往比原数字更大,即往往有 n1 × n2 >n1 +n2 =n 。

  • 例如绳子长度为 6 : 6=3+3<3×3=9 ;

  • 也有少数反例,例如 2 : 2=1+1>1×1=1 。

推论一: 合理的切分方案可以带来更大的乘积

设一绳子长度为 n ( n>1),切分为两段 n=n1 +n2,切分为三段 n=n1 +n2 +n3。

根据经验推测,三段 的乘积往往更大,即往往有 n1n2n3 >n1n2

  • 例如绳子长度为 9 : 两段 9=4+5 和 三段 9=3+3+3,则有 4×5<3×3×3 。

  • 也有少数反例,例如 6 : 两段 6=3+3 和 三段 6=2+2+2,则有 3×3>2×2×2 。

推论二: 若切分方案合理,绳子段切分的越多,乘积越大

总体上看,貌似长绳子切分为越多段乘积越大,但其实到某个长度分界点后,乘积到达最大值,就不应再切分了。

问题转化: 是否有优先级最高的长度 x 存在?若有,则应该尽可能把绳子以 x 长度切为多段,以获取最大乘积。

推论三: 为使乘积最大,只有长度为 2 和 3 的绳子不应再切分,且 3 比 2 更优

详情见下表

代码如下:

复杂度分析

  • 时间复杂度 : O(log 以2为底 N 的对数) ,其中 N=a ,二分法为对数级别复杂度,每轮仅有求整、求余、次方运算。

    • 求整和求余运算:不超过机器数的整数可以看作是 O(1);

    • 幂运算:提到浮点取幂为 O(1) 。

  • 空间复杂度 : O(1) ,变量 i, b, p, rem 使用常数大小的额外空间。

END

本文内容出处是力扣官网,希望和大家一起刷算法,在后面的路上不变秃但是变强!

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