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用加法或减法每一步得到N的最小步骤数

WBOY

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发布时间:2023-09-16 13:13:22

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来源于tutorialspoint

转载

从上面的问题陈述中,我们的任务是得到最少的步骤,在每个步骤中使用加法或减法可以得到给定的数字 n。我们可以理解,我们需要打印可以执行的最小步骤数以及对任何给定整数 n 的步骤顺序,通过步骤号的加减来达到从 0 开始的数字。

在这个问题集中,我们可以在每一步的当前位置上添加或减去等于步数的数字。例如,我们可以在第 1 步添加 1 或 -1。进一步,我们可以在第 2 步添加 2 或 -2,依此类推。我们可以根据情况在每一步添加或减去数字。

这个问题的主要挑战是我们需要从 0 开始执行最少的步骤来达到 N。让我们通过一个例子更好地理解这个问题。

下面给出的示例将向您说明通过执行上述操作,我们从 0 开始的 2 个步骤可以得到的每个数字。

用加法或减法每一步得到N的最小步骤数

例如,假设我们有 N=1

输出

Minimum no of steps: 1
Sequence of steps: 1

说明

我们可以通过两种方式达到 1 -

  • 只需在第 1 步加 1 即可从 0 移动到 1,这需要 1 步。

  • 在步骤 1 中减 1 以从 0 移动到 -1,然后在步骤 2 中加 2 以从 -1 移动到 1,这需要 2 个步骤。

由于问题表明我们需要最少的步数才能达到任意数字 N,因此该输入的所需输出将为 1。

对于,N=3

输出

Minimum no of steps: 2
Sequence of steps: 1 2

说明

我们在步骤 1 中添加 1 以从 0 移动到 1,然后在步骤 2 中添加 2 以从 1 移动到 3。

方法

解决问题的最好方法是首先弄清楚N是正数还是负数。我们必须分别在适当的步数上加上或减去才能解决问题。

  • 如果 N 是正数,则继续添加步数,直到总和大于或等于 N。

  • 同样,如果N是负数,则继续减去步数,直到总和大于或等于N。

  • 如果在上述情况下总和等于 N,则返回步骤数和步骤顺序。主要问题是超过N时的情况处理。

一旦总和超过N,检查(sum-N)是偶数还是奇数。

  • 如果 (sum-N) 是偶数,那么我们必须以 (sum-N)/2 步长执行减法才能达到 N。

    让我们通过一个合适的例子更好地理解这个案例。

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    对于,N=8

    1+2+3+4=10,超过了8。

    因为 10-8=2 这是偶数。所以我们将以 2/2 步长减去,即

    第 1 步。因此,步骤的顺序将为 -1 2 3 4 和最小值

    到达 N 的步数将为 4

  • 如果(sum-N)是奇数,首先判断上一步总和超过N的数是偶数还是奇数。

    如果上一步是奇数,则通过添加下一个步骤编号来执行一个步骤,这将使我们的 (sum-N) 成为偶数,然后执行上述步骤以获得所需的结果。

    例如,N=9

    1+2+3+4=10,超过了 9。

    因为10-9=1,这是一个奇数。下一步是 5,它是一个奇数,因此我们只需执行一步,将 5 加到总和上,得到 15,使得 (sum-N)=6。在步骤 3 中执行减法将得到序列 1 2 -3 4 5,这是所需的输出。

    假设上一步是偶数,在这种情况下,我们需要执行两步,将第 i 步相加并减去第 (i+1) 步,得到 (sum- N) 作为偶数以获得所需的步骤序列。

    对于 N=5

    1+2+3=6,超过5。

    由于 (sum-N) =1,所以当 su 超过数字 N 时,我们将考虑最后一步。由于它是偶数,我们将执行两个步骤,即第 4 步和第 5 步。我们的任务是使 (sum-N) 即使如此,通过在第 4 步添加并在第 5 步减去,我们可以使 (sum-N) 即使从总和中减去 1。由于 (sum-N) 等于 0,因此我们得到 N。因此,序列为 1 2 3 4 -5。

示例

下面是该方法的 C++ 代码 -

#include <iostream>
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
void minimumStep(int n){
   vector <int> steps; // for storing the sequence
   int totalSum=0; 
   int temp=0;
   if(n>=0){   // if n is positive then temp will store positive
      temp=1;
   } else {
      temp=-1;  // n is negative then temp will store negative
   }
   n=abs(n);
   int step=0;
   for(step=1;totalSum<n;step++){  // for storing the steps till sum is not greater than n
      steps.push_back(temp*step);
   
      totalSum=totalSum+step;
   }
   if(totalSum>temp*n) {  //when sum greater than n 
      if(step%2==0) {   //when step is even 
         totalSum=totalSum-n; 
         if((totalSum)%2!=0) { // when totalSum-n is odd
            steps.push_back(temp*step);  //store the addition of next step 
            steps.push_back((temp*-1)*(step+1));  // store the subtraction of next step 
            totalSum--;  //make totalSum even
         }
         int check=(totalSum)/2;
         check--;
         steps[check]=steps[check]*-1; 
		} else {        //when step is odd
         totalSum=totalSum-n;
         if((totalSum)%2!=0)  {  // when totalSum-n is odd 
            steps.push_back(temp*step);   //store the next addition value 
            totalSum+=step; 
            step++;
         }
         int check=(totalSum)/2;
         check--;
         steps[check]=steps[check]*-1;
   
      }
   }
   //print the minimum number of steps taken 
   cout<<"The minimum number of steps : "<<steps.size()<<endl;
   //print the steps is stored in vector
      cout<<"Sequence of steps : ";
   for(int i=0;i<steps.size();i++){
      cout<<steps[i]<<" ";
   }
   
}
int main(){
   int m=17;
   minimumStep(m);
   
   return 0;
}

输出

The minimum number of steps : 6
Sequence of steps : 1 -2 3 4 5 6

时间复杂度:O(sqrt(N))

空间复杂度:O(sqrt(N))

结论

在本文中,我们试图解释通过在每一步中添加或减去并打印序列来找出达到 N 的最少步骤的方法。我希望这篇文章可以帮助您更好地学习这个概念。

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