Algorithm for Partitioning Array into K Equal Sum Subsets

Answered using ChatGPT 4o by ChatGPT4o

Question:

def canPartitionKSubsets(self, nums: List[int], k: int) -> bool: # 子集D所满足的要求:1.sum(D) == sum // k

    lst_sum = sum(nums)
    if lst_sum % k != 0:return False
    _set = set()
    @cache
    def dfs(i,c):
        if i < 0 or c < 0:
            return 
        if c == nums[i]:
            _set.add(i)
            return
        return dfs(i - 1,c) or dfs(i - 1,c - nums[i])
    dfs(len(nums) - 1,lst_sum // k)
    if len(_set) >= k:return True
    return False

算法对不对

Answer:

你的算法有一些问题,主要是在处理递归和状态缓存方面。你试图通过递归和缓存来解决问题,但实现上有一些错误。以下是一些问题和改进建议:

  1. 递归终止条件不完整:你在递归函数 dfs 中没有正确处理终止条件,特别是当 i < 0c < 0 时应该返回 False 而不是 None

  2. 状态缓存不完整:你使用了 @cache 装饰器,但没有明确地导入 cache,而且缓存的使用方式也不太正确。

  3. 子集选择不完整:你只记录了一个子集的索引 _set,但实际上需要找到 k 个子集。

  4. 全局状态管理不当:你使用了全局变量 _set 来记录子集索引,这在递归中可能会导致问题。

以下是一个更完整和正确的实现:

from typing import List
from functools import lru_cache

def canPartitionKSubsets(self, nums: List[int], k: int) -> bool:
    total_sum = sum(nums)
    if total_sum % k != 0:
        return False
    
    target = total_sum // k
    nums.sort(reverse=True)
    used = [False] * len(nums)
    
    @lru_cache(None)
    def backtrack(start, k, current_sum):
        if k == 0:
            return True
        if current_sum == target:
            return backtrack(0, k - 1, 0)
        
        for i in range(start, len(nums)):
            if not used[i] and current_sum + nums[i] <= target:
                used[i] = True
                if backtrack(i + 1, k, current_sum + nums[i]):
                    return True
                used[i] = False
        
        return False
    
    return backtrack(0, k, 0)

解释

  1. 总和检查:首先检查数组的总和是否能被 k 整除,如果不能,直接返回 False

  2. 排序和初始化:将数组从大到小排序,并初始化一个 used 数组来记录哪些元素已经被使用。

  3. 递归函数 backtrack

    • start:当前递归的起始索引。
    • k:剩余需要找到的子集数量。
    • current_sum:当前子集的和。
  4. 递归终止条件

    • 如果 k 为 0,表示所有子集都找到了,返回 True
    • 如果 current_sum 等于目标值 target,则递归寻找下一个子集。
  5. 递归过程

    • 遍历数组中的元素,如果当前元素未被使用且加入当前子集后不超过目标值,则标记为已使用并递归调用。
    • 如果递归成功,返回 True,否则回溯(取消标记)。
  6. 缓存:使用 @lru_cache(None) 来缓存递归结果,避免重复计算。

这个实现确保了在合理的时间内找到 k 个和为 target 的子