在Python中生成所有长度为N的总和为S的所有可能列表

Question

我正在尝试生成所有可能的长度N总计为S的列表。我已经编写了一些代码来这样做，但是在任何大的东西上（特别是我希望N = 5，S =
100），我都遇到了内存溢出错误。

我正在寻找一个更好的解决方案，或者一种方法来改进我的代码，以便可以在N = 5，S =
100上运行它。下面的这两个程序协同工作，以在嵌套列表中创建所有可能的数字组合，然后将它们重新加工为正确的格式。以下是一些示例输出。

我知道我的代码不是最好的。我是一名行业工程师（我知道，我知道），所以编码并不是我的专长。感谢您提供的任何帮助。

编辑：我只是想澄清一些事情。首先，列表中可以包含零，列表可以包含相同数字的倍数，并且列表中数字的顺序很重要。

def nToSum(N,S):
    ''' Creates a nested list of all possible lists of length N that sum to S'''
    if N <= 1: #base case
        return [S]
    else:
        L = []
        for x in range(S+1):   #create a sub-list for each possible entry of 0 to S 
            L += [[x,nToSum(N-1,S-x)]]  #create a sub-list for this value recursively
        return L

def compress(n=[],L): #designed to take in a list generated by nToSum
    '''takes the input from nToSum as list L, and then flattens it so that each list is a
       top level list.  Leading set n is the "prefix" list, and grows as you climb down the 
       sublists'''
    if type(L[0]) == int:  #base case:  you have exposed a pure integer
        return [n+L]       #take that integer, and prepend the leading set n
    else:
        Q = []
        for x in L:  # look at every sublist
            Q += compress(n+[x[0]],x[1])  # for each sublist, create top level lists recursively
        return Q                          # note:  append x[0] to leading set n

>>> nToSum(3,3)
[[0, [[0, [3]], [1, [2]], [2, [1]], [3, [0]]]], [1, [[0, [2]], [1, [1]], [2, [0]]]], [2, [[0, [1]], [1, [0]]]], [3, [[0, [0]]]]]

>>> compress([],nToSum(3,3))
[[0, 0, 3], [0, 1, 2], [0, 2, 1], [0, 3, 0], [1, 0, 2], [1, 1, 1], [1, 2, 0], [2, 0, 1], [2, 1, 0], [3, 0, 0]]

Answer 1

使用生成器可以节省内存（如果不使用Python
2，请使用xrange代替range）。这就是我想出的。它非常类似于您，nToSum而无需compress。

def sums(length, total_sum):
    if length == 1:
        yield (total_sum,)
    else:
        for value in range(total_sum + 1):
            for permutation in sums(length - 1, total_sum - value):
                yield (value,) + permutation

L = list(sums(5,100))
print('total permutations:',len(L))

# First and last 10 of list
for i in L[:10] + L[-10:]:
    print(i)

输出量

total permutations: 4598126
(0, 0, 0, 0, 100)
(0, 0, 0, 1, 99)
(0, 0, 0, 2, 98)
(0, 0, 0, 3, 97)
(0, 0, 0, 4, 96)
(0, 0, 0, 5, 95)
(0, 0, 0, 6, 94)
(0, 0, 0, 7, 93)
(0, 0, 0, 8, 92)
(0, 0, 0, 9, 91)
(98, 0, 2, 0, 0)
(98, 1, 0, 0, 1)
(98, 1, 0, 1, 0)
(98, 1, 1, 0, 0)
(98, 2, 0, 0, 0)
(99, 0, 0, 0, 1)
(99, 0, 0, 1, 0)
(99, 0, 1, 0, 0)
(99, 1, 0, 0, 0)
(100, 0, 0, 0, 0)