A Problem from my dream
Difference between en8 and en9, changed 53 character(s)
When I slept soundly last night, a dream took me back to the times when I was taking my college entrance contest. I was given this problem:↵

Let $n$ be a positive integer and $S$ be a multiset consisting of numbers from $\\{1, 2, ..., n\\}$. Integer $i\,(1 \leq i \leq n)$ appears $a_i \geq 0$ times in $S$. Also, I was given a positive integer $k$. A partition of $S$ into multisets, namely $\cup_{i=1}^t S_i$, is valid iff **all** of the following three conditions hold:↵

(1) $\cup_{i=1}^t S_i = S$.↵

(2) $\forall 1 \leq i 
< j \leq t,\,S_i \neq S_j$.↵

(3) $\forall 1 \leq i 
\leq t$, the size of $S_i$ is less or equal than $k$, i.e., $|S_i| \leq k$.↵

Find the minimum possible number of **distinct** multisets in the partition of $S$.↵

For example, if $k=2$ and $S=\\{1, 1, 1, 2, 2, 2\\}$, the answer is $1$ because you can decompose $S$ into $3 \times \\{1, 2\\}$, so you should answer $1$ because the problem asks for the **distinct** multisets. ↵

When I wake up, I find this problem looks easy but I cannot solve it even if $k=2$. Is this problem greedy or related to the maximum flow? How about $k>2$?

History

 
 
 
 
Revisions
 
 
  Rev. Lang. By When Δ Comment
en9 English div4only 2023-02-22 11:35:09 53 Tiny change: ' 1 \leq i < j \leq t,\,S_i \neq S_j$.\n\n(3) $\forall 1 \leq i ' -> ' 1 \leq i '
en8 English div4only 2023-02-22 07:26:33 0 (published)
en7 English div4only 2023-02-22 07:26:20 9 Tiny change: 'S$ into $3$ $\\{1, 2\\}' -> 'S$ into $3 \times \\{1, 2\\}' (saved to drafts)
en6 English div4only 2023-02-22 07:20:53 24 Tiny change: ' multiset of $\\{1, 2,' -> ' multiset consisting of numbers from $\\{1, 2,'
en5 English div4only 2023-02-22 07:20:09 2
en4 English div4only 2023-02-22 07:19:53 474 (published)
en3 English div4only 2023-02-22 07:16:06 244
en2 English div4only 2023-02-22 07:13:42 7 Tiny change: 'mely $\cup\limits_{i=1}^t S' -> 'mely $\cup_{i=1}^t S'
en1 English div4only 2023-02-22 07:13:09 500 Initial revision (saved to drafts)