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如何使用Java查找数组中组合等于目标值的元素

碧海醫心
发布: 2025-07-20 19:06:01
原创
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如何使用java查找数组中组合等于目标值的元素

本文介绍如何使用Java编程,在一个给定的整数数组中,找出所有元素组合,使其总和等于一个特定的目标值。文章提供了一个递归解决方案,并附带详细的代码示例和解释,帮助读者理解和应用该算法。

问题描述

给定一个整数数组 prices 和一个目标值 amountOfMoney,目标是找到 prices 中所有元素组合,使得这些元素的总和等于 amountOfMoney。数组中允许存在重复元素,因为它们代表不同的产品。例如:

prices = [10, 15, 3, 4, 80, 110, 90, 92, 7, 5, 3, 7, 2]
amountOfMoney = 100
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期望的结果是一个包含所有符合条件的组合的列表,例如 [[90, 10], [90, 5, 3, 2], ...]。

解决方案

以下Java代码展示了如何实现该功能。该方案使用了递归方法 sumToTargetValue() 来查找所有可能的组合。

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import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;

public class CombinationSum {

    /**
     * 查找数组中所有元素组合,使其总和等于目标值。
     *
     * @param list               存储结果的列表
     * @param numbers            输入的整数数组
     * @param target             目标值
     * @param allowDuplicatesInList 是否允许结果列表中存在重复组合(可选,默认为 true)
     */
    public static void combinationsEqualTarget(List<String> list, int[] numbers,
                                               int target, boolean... allowDuplicatesInList) {
        boolean allowDuplicates = true; // 默认允许重复组合

        // 检查是否提供了可选参数 allowDuplicatesInList
        if (allowDuplicatesInList.length > 0) {
            allowDuplicates = allowDuplicatesInList[0];
        }

        // 递归地计算数组值的总和,并将等于目标值的组合添加到列表中
        sumToTargetValue(list, new ArrayList<>(Arrays.stream(numbers).boxed().collect(
                java.util.stream.Collectors.toList())), target, new ArrayList<>());

        // 如果不允许重复组合,则从列表中删除重复项
        if (!allowDuplicates) {
            for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
                for (int j = i + 1; j < list.size(); j++) {
                    if (list.get(i).equals(list.get(j))) {
                        list.remove(j);
                        j--;
                    }
                }
            }
        }
    }

    /**
     * 递归方法,用于计算数组值的总和。
     *
     * @param listToReturn 存储结果的列表
     * @param numbers      剩余的数字列表
     * @param target       目标值
     * @param temp         当前组合的临时列表
     */
    private static void sumToTargetValue(List<String> listToReturn,
                                        List<Integer> numbers, int target, List<Integer> temp) {
        int s = 0;
        for (int x : temp) {
            s += x;
        }
        if (s == target) {
            listToReturn.add(temp.toString().replace("[", "").replace("]", ""));
        }
        if (s >= target) {
            return;
        }
        for (int i = 0; i < numbers.size(); i++) {
            List<Integer> remaining = new ArrayList<>();
            int n = numbers.get(i);
            for (int j = i + 1; j < numbers.size(); j++) {
                remaining.add(numbers.get(j));
            }
            List<Integer> tempRec = new ArrayList<>(temp);
            tempRec.add(n);
            sumToTargetValue(listToReturn, remaining, target, tempRec);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        // 示例用法
        int[] prices = {10, 15, 3, 4, 80, 110, 90, 92, 7, 5, 3, 7, 2};
        int moneyToSpend = 100;  // 目标值

        List<String> list = new ArrayList<>();  // 用于存储结果的列表
        combinationsEqualTarget(list, prices, moneyToSpend);

        // 在控制台窗口中显示结果列表
        for (String items : list) {
            System.out.println(items);
        }
    }
}
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代码解释

  1. combinationsEqualTarget(List<String> list, int[] numbers, int target, boolean... allowDuplicatesInList):

    • 此方法接收一个 List 用于存储结果,一个 int[] 数组作为输入,一个 int 目标值,以及一个可选的 boolean 参数,用于指定是否允许在列表中包含重复的组合。
    • 它首先创建一个 ArrayList,将输入数组转换为列表。
    • 然后,它调用递归方法 sumToTargetValue() 来查找所有可能的组合。
    • 最后,如果 allowDuplicates 为 false,它将从列表中删除所有重复的组合。
  2. sumToTargetValue(List<String> listToReturn, List<Integer> numbers, int target, List<Integer> temp):

    • 这是一个递归方法,用于查找所有可能的组合。
    • listToReturn:存储结果的列表。
    • numbers:剩余的数字列表。
    • target:目标值。
    • temp:当前组合的临时列表。
    • 该方法首先计算 temp 列表中所有元素的总和。
    • 如果总和等于目标值,则将 temp 列表转换为字符串并添加到 listToReturn 中。
    • 如果总和大于或等于目标值,则返回。
    • 否则,它遍历 numbers 列表中的每个元素。
    • 对于每个元素,它创建一个新的 remaining 列表,其中包含 numbers 列表中剩余的元素。
    • 然后,它创建一个新的 tempRec 列表,其中包含 temp 列表中的所有元素以及当前元素。
    • 最后,它递归地调用 sumToTargetValue() 方法,并将 listToReturn、remaining、target 和 tempRec 作为参数传递。

使用示例

在 main 方法中,我们创建了一个 prices 数组和一个 moneyToSpend 变量,并调用 combinationsEqualTarget() 方法来查找所有可能的组合。 然后,我们将结果打印到控制台。

注意事项

  • 递归算法可能会导致堆栈溢出,特别是当输入数组很大时。 在这种情况下,可以考虑使用迭代方法来解决该问题。
  • 如果需要处理大量数据,则需要优化算法以提高性能。例如,可以使用动态规划来避免重复计算。

总结

本文提供了一个使用Java查找数组中组合等于目标值的元素的解决方案。该方案使用了递归方法,并附带详细的代码示例和解释。读者可以根据自己的需求修改和优化该算法。

以上就是如何使用Java查找数组中组合等于目标值的元素的详细内容,更多请关注php中文网其它相关文章!

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