青训营 X 豆包MarsCode AI 刷题

119 阅读3分钟

题目 小Q的非素数和排列问题

问题描述

小C对排列很感兴趣,她想知道有多少个长度为n的排列满足任意两个相邻元素之和都不是素数。排列定义为一个长度为n的数组,其中包含从1到n的所有整数,每个数字恰好出现一次。

测试样例

样例1:

输入:n = 5
输出:4

样例2:

输入:n = 3
输出:0

样例3:

输入:n = 6
输出:24

解题思路

首先,我们需要明确问题的要求: 1、生成所有长度为n的排列。 2、检查每个排列是否满足任意两个相邻元素之和都不是素数的条件。 3、计算满足条件的排列数量。

最开始我尝试使用暴力搜索

大概在十六个实例的时候代码进行超时。

Ai给出的建议是在生成排列的过程中,可以提前剪枝,避免不必要的递归。例如,如果当前排列的某两个相邻元素之和已经是素数,可以直接返回,不再继续生成后续排列。

什么是提前剪枝?

提前剪枝(Early Pruning)是一种优化技术,用于在搜索或回溯算法中尽早排除不符合条件的分支,从而减少不必要的计算和递归调用。通过提前剪枝,可以显著提高算法的效率。

对于较小的n值,我们可以尝试使用暴力搜索(即生成所有排列)并结合剪枝的方法来减少不必要的计算。剪枝是指在搜索过程中,一旦发现当前部分排列无法满足条件,就立即停止继续搜索该分支。

在排列生成中的应用

在代码中,排列生成是通过回溯法实现的。具体来说,通过递归地尝试将每个数字放置在当前位置,然后继续生成下一个位置的排列。如果在某个位置发现当前排列的某两个相邻元素之和已经是素数,那么继续生成后续排列就没有意义了,因为无论如何这个排列都不符合题目要求。

动态规划是一种优化搜索和计算的方法,它通过将问题分解为更小的子问题来避免重复计算。然而,对于这个问题,直接应用动态规划可能比较困难,因为我们需要考虑的是排列的相邻元素之和,而不是简单的子问题划分。

不过,我们可以尝试使用状态压缩的动态规划方法。状态压缩通常用于表示一组元素的存在与否,例如使用一个二进制数来表示一个集合中的元素是否被选中。在这个问题中,我们可以尝试定义一个状态来表示当前排列中已经使用的数字,并使用动态规划来记录满足条件的部分排列数量。