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对角线遍历,或按最小和进行遍历

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发表于 2024-4-15 05:53:29 | 显示全部楼层 |阅读模式
多维循环时,不知有没有什么好办法按照类似对角进行遍历,比如说三维时,按 i,j,k=(1,1,1) 、(1,1,2)、(1, 2, 1)、(2, 1, 1)、(1, 1, 3)、(1, 3, 1)、(3, 1, 1)、(1, 2, 2)、(2, 1, 2)、(2, 2, 1)、(1, 1, 4)... 这种方式进行遍历,也就是说,按照 i+j+k 的值从小到大进行遍历。

这样的好处是,比如说求解一些不定方程时,可以方便地将 “最小解” 先算出来。

===================================================
好像搞复杂了,以四维循环为例,这样子似就满足要求:
for a=1:n
        for x=1:a
                for y=1:a-x
                        for z=1:a-x-y
                                k = a-x-y-z
                                ...
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发表于 2024-4-15 05:53:57 | 显示全部楼层
经实践,如果维数比较大的话,比如 4 维,预先将对角线(最小和)组成的数组储存起来的方法不可行,太容易 out of memory 了。
不太讲究的话,先将两维的最小和数组排列储存起来,再按 2X2 的方式进行遍历,最后再按 4 个和最小的形式重新整理。

参考代码如下:
a = [(i,j) for i=1:1000 for j=1:1000];
sort(a, by=sum)

dx = 10000.0
for x in a, y in a
    global dx
    (u, v), (w, k) = x, y
    dt = abs((u+v*sqrt(w))/k - pi)
    if dt < dx
        dx = dt
        println((u, v, w, k), " ", dx)
    end   
end
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发表于 2024-4-15 05:54:35 | 显示全部楼层
julia 语言中,应该可以用 partitions() 函数,写个两重循环。
其它语言可能类似。

using Combinatorics
for n=1:1000
    for x in collect(partitions(n, 4))
        ...


注意:这种输出的 x 是从大到小,并且去重的。
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发表于 2024-4-15 05:55:17 | 显示全部楼层
collect(partitions(70,8))大概也会爆炸吧……
一共binomial(77,7)=2404808340种可能
试了试,Rust直接遍历并计算8个数取异或的结果的和,哪怕不开优化也至多需要105.728389385s(每个数字的取值范围是区间[0,70]的整数,和为70,不假设数字之间的大小关系)
共计算了2404808340个数字,和是5220216392

打开全部优化我敢算到100
  1. const N:i32=100;fn main(){    let now=std::time::Instant::now();    let mut ans=0u64;    let remain=N;    for a1 in 0..=remain{        let remain=remain-a1;        for a2 in 0..=remain{            let remain=remain-a2;            for a3 in 0..=remain{                let remain=remain-a3;                for a4 in 0..=remain{                    let remain=remain-a4;                    for a5 in 0..=remain{                        let remain=remain-a5;                        for a6 in 0..=remain{                            let remain=remain-a6;                            for a7 in 0..=remain{                                //a8=remain-a7;                                ans+=(((a1^a2)^(a3^a4))^((a5^a6)^(a7^(remain-a7)))).count_ones() as u64;                            }                        }                    }                }            }        }    }    println!("{}, cost={:?}",ans,now.elapsed());}
复制代码
输出:
  1. 64995065512, cost=54.381065001s
复制代码
总感觉调用collect(partitions(100,8))算这个会死
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发表于 2024-4-15 05:55:51 | 显示全部楼层
虽然我后来也发现使用 partitions() 通常都是无谓的多余,但为了发扬无聊的较真精神,还是写了段程序验证一下。
结论:总的来说不具备可行性。

看了 partitions() 的代码,也无它,其实就是执行几重循环一个个的减,再加上储存操作,当 n 变得稍大,储存开销就变得太恐怖了。

using Combinatorics

function f(n)
        a = collect(partitions(n, 8))
        ans = 0
        for x in a
                a1, a2, a3, a4, a5, a6, a7, a8 = x
                ans += xor(xor(xor(a1, a2), xor(a3, a4)), xor(xor(a5, a6), xor(a7, a8)))
        end
        println(ans)
end

@time f(100)
29892426
  0.124802 seconds (930.93 k allocations: 134.944 MiB, 53.93% gc time)

@time f(160)
901994896
  5.254283 seconds (39.89 M allocations: 5.498 GiB, 59.36% gc time)        

@time f(300)
估计至少要10分钟

@time f(1000)
Out of memory
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发表于 2024-4-15 05:56:18 | 显示全部楼层
你的partitions(100,8)假定了a1~a8的大小关系(并且保证了a1~a8大于0)
如果这样的话,Rust其实可以算得更快一些
  1. fn calcN(N:i32){    print!("N={},",N);    let now=std::time::Instant::now();    let mut ans=0u64;    let remain=N;    for a1 in 1..=remain>>3{        let remain=remain-a1;        for a2 in a1..=remain/7{            let remain=remain-a2;            for a3 in a2..=remain/6{                let remain=remain-a3;                for a4 in a3..=remain/5{                    let remain=remain-a4;                    for a5 in a4..=remain>>2{                        let remain=remain-a5;                        for a6 in a5..=remain/3{                            let remain=remain-a6;                            for a7 in a6..=remain>>1{                                let a8=remain-a7;                                ans+=(((a1^a2)^(a3^a4))^((a5^a6)^(a7^a8))) as u64;                            }                        }                    }                }            }        }    }    println!("{}, cost={:?}",ans,now.elapsed());}fn main(){    calcN(100);    calcN(160);    calcN(300);    calcN(400);    calcN(500);    calcN(600);    calcN(700);    calcN(800);    calcN(900);    calcN(1000);}
复制代码
测速:
  1. N=100,29892426, cost=1.616831msN=160,901994896, cost=30.246651msN=300,109638857854, cost=1.737976853sN=400,1260273347474, cost=11.636545741sN=500,6722928203618, cost=51.702947067sN=600,25125831176186, cost=177.460155807sN=700,92934978535684, cost=510.614317959sN=800,297372913223336, cost=1269.206469242sN=900,725774746541996, cost=2830.599574914sN=1000,1614149691866148, cost=5760.437703116s
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发表于 2024-4-15 05:56:54 | 显示全部楼层
先佩服一下你的刨根问底的精神。这个帖是我犯的一个错误,搞了这么无聊的一出算法来。

  1. function calcN(n::Int64)    t1 = time()    ans::Int64 = 0        for a1=1:div(n, 8)        r1 = n - a1        for a2=a1:div(r1, 7)            r2 = r1 - a2            for a3=a2:div(r2, 6)                r3 = r2 - a3                for a4=a3:div(r3, 5)                    r4 = r3 - a4                    for a5=a4:div(r4, 4)                        r5 = r4 - a5                        for a6=a5:div(r5, 3)                            r6 = r5 - a6                            for a7=a6:div(r6, 2)                                a8=r6 - a7                                ans += xor(xor(xor(a1, a2), xor(a3, a4)), xor(xor(a5, a6), xor(a7, a8)))                            end                        end                    end                end            end        end    end    println("n=$n, ans = $ans, cost = $(time() -t1)")endcalcN(100);calcN(160);calcN(300);calcN(400);calcN(500);calcN(600);calcN(700);calcN(800);calcN(900);calcN(1000);    $ julia wl.jln=100, ans = 29892426, cost = 0.0009999275207519531sn=160, ans = 901994896, cost = 0.013000011444091797sn=300, ans = 109638857854, cost = 0.5759999752044678sn=400, ans = 1260273347474, cost = 3.486999988555908sn=500, ans = 6722928203618, cost = 14.36300015449524sn=600, ans = 25125831176186, cost = 46.539000034332275s
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