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2026-06-27:拆分到 1 的最小总代价。用go语言,给定一个整数 n。你需要把它不断地“拆分”为若干个 1,最后一共得到 n 个 1。 一次操作允许:把当前某个数 x 拆成两个正整数 a 和

2026-06-27:拆分到 1 的最小总代价。用go语言,给定一个整数 n。你需要把它不断地“拆分”为若干个 1,最后一共得到 n 个 1。

一次操作允许:把当前某个数 x 拆成两个正整数 a 和 b,满足 a + b = x。

这次操作的费用为 a × b。

你的目标是:在所有拆分方式中,计算从 n 逐步拆到 n 个 1 的最小“总费用”(把每一步的费用加起来)。

1 <= n <= 500。

输入: n = 3。

输出: 3。

解释:

一种最优的操作方案为:

xaba + ba * b代价
3 1 2 3 2 2
2 1 1 2 1 1

因此,最小总代价为 2 + 1 = 3。

题目来自力扣3857。

一、题意完整拆解

1. 操作规则

给定数字 n,最终要拆成 n 个数字 1,全程只允许一种操作:
任选一个现有数字 x,拆成两个正整数 a、b,满足 a + b = x;
单次拆分操作产生代价 = a × b;
总代价 = 每一步拆分代价全部累加,求所有拆分方案里最小总代价。

2. 样例 n=3 分步推演

初始状态:集合只有 [3],总代价=0

第1步:拆分数字3

可选拆分组合只有 (1,2)
单次代价:1×2=2,总代价更新为 0+2=2
当前数字集合:[1,2],剩余未拆完的数是2

第2步:拆分数字2

只能拆成 (1,1)
单次代价:1×1=1,总代价更新为 2+1=3
当前数字集合:[1,1,1],全部是1,拆分结束
总代价结果:3,和题目输出一致。

二、推导最小总代价通用公式 n*(n-1)/2(核心推理过程)

步骤1:先证明「任意数字x拆分到全部1,固定总代价,和拆分顺序无关」

假设数字 x,无论你怎么分、先分大的还是先分小的,最终把x拆成x个1的全部步骤代价之和永远固定。
举两个例子验证:

例1:x=4

方案1(逐层拆1):
4→1+3,代价3;3→1+2,代价2;2→1+1,代价1;总和=3+2+1=6
方案2(对半拆分):
4→2+2,代价4;第一个2拆1+1代价1;第二个2拆1+1代价1;总和=4+1+1=6
两种拆分顺序总代价完全相等。

步骤2:数学归纳推导固定总代价公式

对数字 x,拆为全部1的总代价恒等于 x*(x-1)/2

  • 基础边界:x=2,2×1/2=1,和实际拆分代价一致;
  • 假设:所有小于x的数字k,拆分总代价为 k(k-1)/2;
  • 拆分x=a+b:本次代价a*b,后续a、b各自拆成1的代价分别是a(a-1)/2、b(b-1)/2
    总代价 = ab + a(a-1)/2 + b(b-1)/2
    化简:

ab + a(a-1)/2 + b(b-1)/2
= (2ab + a² -a + b² -b)/2
= (a² + 2ab + b² – a – b)/2
= [(a+b)² – (a+b)] / 2
令 x=a+b,代入得 x(x-1)/2
归纳成立,证明:任意数字x拆分至全部1的总代价唯一固定,不存在更大/更小,题目所谓最小代价本质只有唯一值。

步骤3:代入样例 n=3 验证公式

3×(3-1)/2 = 3,与样例输出完全匹配。

三、程序执行完整流程(对应提供的Go代码)

  • 程序入口 main 函数启动,定义输入变量 n=3;
  • 调用函数 minCost(n) 计算总代价:
    函数内部执行数学公式 n*(n-1)/2 直接计算结果;
  • 将计算结果赋值给变量 result;
  • 通过 fmt.Println 打印结果,输出数字3;
  • 程序执行完毕退出。
  • 四、时间复杂度分析

    1. 算法逻辑层面

    核心计算仅一次乘法、一次减法、一次除法,属于常数级运算,运算次数和输入n的大小(1≤n≤500)无关。
    时间复杂度:O(1)

    2. 代码执行层面

    仅函数调用、基础四则运算、一次打印输出,无循环、无递归、无数组遍历,全程固定常数操作,仍为 O(1)。

    五、额外空间复杂度分析

    程序仅开辟固定数量变量:

    • 主函数:变量n、result
    • minCost函数:入参n,无额外数组、切片、递归栈、动态分配内存
      分配的内存空间数量不随n增大而增加,空间占用恒定不变。
      额外空间复杂度:O(1)

    补充总结

  • 题目看似需要动态规划/模拟拆分求最小值,实际数学证明所有拆分方案总代价完全相等,不存在“更优方案”;
  • 最优解直接使用数学公式一步算出,无需模拟拆分过程;
  • 无论n取1~500内任意数值,计算、空间开销均为常数级别。
  • Go完整代码如下:

    package main

    import (
    "fmt"
    )

    func minCost(n int) int {
    return n * (n 1) / 2
    }

    func main() {
    n := 3
    result := minCost(n)
    fmt.Println(result)
    }

    在这里插入图片描述

    Python完整代码如下:

    # -*-coding:utf-8-*-

    def min_cost(n: int) > int:
    return n * (n 1) // 2

    def main():
    n = 3
    result = min_cost(n)
    print(result)

    if __name__ == "__main__":
    main()

    在这里插入图片描述

    C++完整代码如下:

    #include <iostream>

    int minCost(int n) {
    return n * (n 1) / 2;
    }

    int main() {
    int n = 3;
    int result = minCost(n);
    std::cout << result << std::endl;
    return 0;
    }

    在这里插入图片描述

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