leetcode 18. 4Sum & Minimum selected partial sum problem

Author: myoshi2891

Algorithm/DynamicProgramming/other/Minimum selected partial sum problem/Minimum-selected-partial-sum-problem.js

@@ -0,0 +1,107 @@
+// 以下は、**Node.js (v18.16.1)** + **fsモジュール** を使い、
+// 「部分和問題（最小個数）」を解く実装です。
+
+// ## 解法概要
+
+// * **動的計画法 (DP)** を使用
+// * `dp[i] = Kを作るために使う数の最小個数`
+//   初期値：`dp[0]=0`、それ以外は`Infinity`
+// * 最後に`dp[K]`が`Infinity`なら`-1`を出力
+//   そうでなければ`dp[K]`を出力
+
+// ## 時間計算量：
+
+// * `O(N × K)` （N=1000, K=2000 → 最大約200万回）
+
+// ## メモリ消費：
+
+// * `O(K)`
+//   （dp配列サイズ：2001個 → 約16KB程度）
+
+// ---
+
+// ### Node.js 解答コード（`fs`で時間計測・メモリ計測）
+
+// ```javascript
+const fs = require('fs');
+
+/**
+ * 部分和問題（最小個数）の解を求める関数
+ * @param {number} N - 数列の長さ
+ * @param {number} K - 目標和
+ * @param {number[]} A - 数列 a_1, a_2, ..., a_N
+ * @returns {number} - Kを作れる場合は最小個数、作れない場合は-1
+ */
+function minSubsetSumCount(N, K, A) {
+    const dp = new Array(K + 1).fill(Infinity);
+    dp[0] = 0; // 0を作るのに使う個数は0
+
+    for (let i = 0; i < N; i++) {
+        for (let j = K; j >= A[i]; j--) {
+            if (dp[j - A[i]] !== Infinity) {
+                dp[j] = Math.min(dp[j], dp[j - A[i]] + 1);
+            }
+        }
+    }
+
+    return dp[K] === Infinity ? -1 : dp[K];
+}
+
+// 時間・メモリ計測開始
+const startTime = process.hrtime.bigint(); // ナノ秒
+const startMem = process.memoryUsage().heapUsed; // バイト
+
+// 入力読み込み
+const input = fs.readFileSync('/dev/stdin', 'utf8').trim().split('\n');
+const [N, K] = input[0].split(' ').map(Number);
+const A = input[1].split(' ').map(Number);
+
+// 処理実行
+const result = minSubsetSumCount(N, K, A);
+console.log(result);
+
+// 時間・メモリ計測終了
+const endTime = process.hrtime.bigint();
+const endMem = process.memoryUsage().heapUsed;
+
+const elapsedTimeMs = Number(endTime - startTime) / 1e6; // ミリ秒
+const memoryUsageMB = (endMem - startMem) / (1024 * 1024); // メガバイト
+
+// デバッグ用（標準出力には出さない）
+// fs.writeFileSync('performance_log.txt', `Time: ${elapsedTimeMs.toFixed(3)} ms\nMemory: ${memoryUsageMB.toFixed(3)} MB\n`);
+
+// ## 出力について
+
+// * `result` のみ標準出力します（問題仕様通り）
+// * 処理時間・メモリはファイル出力で確認可能（デバッグ時に利用）
+
+// ---
+
+// ## 実行例：
+
+// ### 入力：
+
+// ```
+// 3 6
+// 1 2 3
+// ```
+
+// ### 出力：
+
+// ```
+// 3
+// ```
+
+// ---
+
+// ## ポイント：
+
+// * **部分和の最小個数問題** → `0-1 Knapsack` のバリエーション
+// * 逆ループ（`j=K→A[i]`）により「同じ要素を複数回使わない」仕様を実現
+
+// ---
+
+// ### ご注意：
+
+// もし**複数回使ってよい場合**は、ループ順を`j=0→K`に変える必要があります。
+// 今回の問題は「選ぶ数列からいくつか選ぶ」なので**同じ要素は1回のみ使用可能**です。

Algorithm/DynamicProgramming/other/Minimum selected partial sum problem/Minimum-selected-partial-sum-problem.py

@@ -0,0 +1,98 @@
+# このエラーは、**Python 3.8以前**または、
+# **古いオンラインジャッジ環境**で発生しやすいものです。
+
+# 原因：
+
+# ```python
+# list[int]
+# ```
+
+# という記法は **Python 3.9以降** の正式サポートです。
+
+# ## 【解決策】
+
+# Python 3.8 / 3.7 / 3.6 / CPython 3.11.4（古い互換環境）では
+# `typing.List` を使う必要があります。
+
+# ---
+
+# ### **修正版コード**
+
+# ```python
+import sys
+import time
+import tracemalloc
+from typing import List
+
+class Solution:
+    def minSubsetSumCount(self, N: int, K: int, A: List[int]) -> int:
+        """
+        部分和問題の最小個数版を解く関数
+
+        Parameters:
+        N (int): 数列の長さ
+        K (int): 目標和
+        A (List[int]): 数列 a_1, a_2, ..., a_N
+
+        Returns:
+        int: Kを作れる場合は最小個数、作れない場合は-1
+        """
+        dp: List[float] = [float('inf')] * (K + 1)
+        dp[0] = 0  # 0を作るには何も選ばないので0個
+
+        for i in range(N):
+            for j in range(K, A[i]-1, -1):  # 逆ループ（同じ要素を複数回使わない）
+                if dp[j - A[i]] != float('inf'):
+                    dp[j] = min(dp[j], dp[j - A[i]] + 1)
+
+        return -1 if dp[K] == float('inf') else int(dp[K])
+
+if __name__ == "__main__":
+    # 計測開始
+    start_time = time.perf_counter()
+    tracemalloc.start()
+
+    # 入力読み込み
+    N_K = sys.stdin.readline().split()
+    N, K = int(N_K[0]), int(N_K[1])
+    A = list(map(int, sys.stdin.readline().split()))
+
+    # ソリューション実行
+    sol = Solution()
+    result: int = sol.minSubsetSumCount(N, K, A)
+    print(result)
+
+    # 計測終了
+    current, peak = tracemalloc.get_traced_memory()
+    end_time = time.perf_counter()
+    tracemalloc.stop()
+
+    # デバッグ用（標準出力には出さない）
+    with open("performance_log.txt", "w") as f:
+        f.write(f"Time: {(end_time - start_time) * 1000:.3f} ms\n")
+        f.write(f"Memory: {peak / (1024 * 1024):.3f} MB\n")
+# ```
+
+# ---
+
+# ## 【ポイント】
+
+# | 項目         | 対応                                    |
+# | ---------- | ------------------------------------- |
+# | 型ヒント互換性エラー | `list[int]` → `List[int]` に修正         |
+# | 対応バージョン    | Python 3.6～3.11互換                     |
+# | メモリ＆時間計測   | `tracemalloc` + `time.perf_counter()` |
+
+# ---
+
+# ## 【計算量】
+
+# * **時間計算量**：O(N × K)
+# * **メモリ消費量**：O(K)（約16KB）
+
+# ---
+
+# ## 【注意】
+
+# オンラインジャッジやLeetCode、AtCoderでは、
+# **`typing.List` を使うのが無難**です。