整数变换问题:关于整数i 的变换f 和g 定义如下:f(i)=3i;g(i)=i/2。 试设计一个算法,对于给定的2 个整数n 和m,用最少的f 和g 变换次数将n 变换为m。 例如,可以将整数15 用4 次变换将它变换为整数4:4=gfgg(15)。当整数n 不可能变换为整数m 时,算法应如何处理?
这是3n+1问题的变形。为了找最短变换序列,用逐步加深的回溯法搜索。子集树算法。
开发环境是vs2013,c++语言
算法步骤:
1、从键盘获取要变换的数n,要变换成的数m
2、将变换的次数k先设置为1,使用search(1,n)进行回溯搜索,如果搜索到了,则输出结果;否则,将k递增一次,继续执行search直到找到或者超过最大变换次数。
3、search(dep,n)递归回溯搜索,每次都进行3*n和n/2,并从这两分支不断延续两个分支下去,直到找到或者超出界限为止。
4、算法时间复杂度:显然是O(n)
// ConsoleApplication1.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
//
#include "stdafx.h"
#include"iostream"
using namespace std;
static int n;//要变换的数
static int m;//要变换成的数
static int k;//变换的次数
static bool found;//查找结果
static int result[100];//最多变换100次
bool search(int dep, int n);
void compute();
int fg(int n, int i);
void compute(){
k = 1;
found = false;
while (!search(1, n)){
k++;
if (k > 100)
break;
if (found)
break;
}
}
bool search(int dep, int n){
//search实现回溯搜索
if (dep>k){
return false;
}
for (int i = 0; i<2; i++){
int num = n;
num = fg(num, i);
result[dep] = i;
if (num == m || search(dep + 1, num)){
found = true;
return true;
}
}
return false;
}
int fg(int n, int i){
if (i == 0)
return n / 2;
else
return 3 * n;
}
void main(){
cout << "输入要变换的数: ";
cin >> n ;
cout << "输入要变换成的数: ";
cin >> m ;
for (int i = 0; i<99; i++){
result[i] = 0;
}
compute();
if (found){
cout << "运算次数:" << k << "次" << endl;
cout << "运算过程:";
for (int i = k; i >= 1; i--){
if (result[i] == 0)
cout << "g";
else if (result[i] == 1)
cout << "f";
}
cout << endl;
}
else{
cout <<n<<"无法变换成"<<m <<endl;
}
system("pause");
}