题目描述:
小明从糖果盒中随意抓一把糖果,每次小明会取出一半的糖果分给同学们。当糖果不能平均分配时,小明可以选择从糖果盒中(假设盒中糖果足够)取出一个糖果或放回一个糖果。小明最少需要多少次(取出、放回和平均分配均记一次),能将手中糖果分至只剩一颗。
输入描述:
一个整数n,表示小明最初抓取的糖果数(n小于某个上限,如1000000或10000000000)。
输出描述:
输出小明最少需要多少次操作能将手中糖果分至只剩一颗。
解题思路:
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理解题意:首先明确,每次操作包括取出糖果、放回糖果和平均分配糖果三个步骤中的任意一个或多个,且均记作一次操作。
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数学分析:为了最小化操作次数,我们希望每次都能尽量平均分配糖果,减少因不能平均分配而需要额外操作的情况。一个直观的思路是,如果糖果总数是偶数,则直接平均分配;如果是奇数,则通过增加或减少一个糖果使其成为偶数,再进行平均分配。
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动态规划或贪心策略:虽然此题看似可以通过简单的数学变换和迭代解决,但在面对大数据量时,可能需要采用更高效的算法,如动态规划或贪心算法来优化计算过程。然而,对于本题而言,由于每次操作都可以直接基于当前糖果数量进行调整,因此贪心策略(即每次尽可能平均分配)往往是有效的。
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特殊情况处理:当糖果数量很少时(如1或2颗),需要特殊处理以避免无效操作。
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编程实现:根据以上思路,编写代码实现算法。注意处理边界条件和异常情况。
示例:
- 输入:15
- 输出:5
- 解释:
- 15+1=16(因为15是奇数,所以加1变为偶数)
- 16/2=8
- 8/2=4
- 4/2=2
- 2/2=1
共进行5次操作。
上代码:
java">import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;public class CandyDistribution {private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(CandyDistribution.class);/*** 计算最少的操作次数使得糖果数量减少到 1** @param n 初始糖果数量* @return 最少的操作次数*/public static int minOperationsToSingleCandy(int n) {// 初始化操作次数为 0int steps = 0;// 当糖果数量大于 1 时,继续执行操作while (n > 1) {// 如果糖果数量为奇数,执行+1操作if (n % 2 == 1) {// 偶数直接除以 2n++;// 累计操作次数steps++;} else {// 如果糖果数量为偶数,执行除以2操作n /= 2;// 累计操作次数steps++;}// 记录日志,用于调试过程log.error("当前steps 的值:{}", steps);}// 返回最终的操作次数return steps;}public static void main(String[] args) {int n = 15;System.out.println("最少需要 " + minOperationsToSingleCandy(n) + " 次操作。");}
}