全排列函数
来源:互联网 发布:国际漫游数据流量套餐 编辑:程序博客网 时间:2024/06/05 19:55
1、碰到next_permutation(permutation:序列的意思)
今天在TC上碰到一道简单题(SRM531 - Division Two - Level One),是求给定数组不按升序排列的最小字典序列(Sequence of numbers A is lexicographically smaller than B if A contains a smaller number on the first position on which they differ)。
解法很简单,就是将数组排序(升序),然后从尾到头找到第一个可以交换的位置(因为可能有重复的数字)。
最后看别人的解法,排序后,用了STL中的一个函数next_permutaion,直接求到第一个不按升序排列的序列。
2、next_permutation实现原理
在《STL源码解析》中找到了这个函数,在此也简单叙述一下原理:
在STL中,除了next_permutation外,还有一个函数prev_permutation,两者都是用来计算排列组合的函数。前者是求出下一个排列组合,而后者是求出上一个排列组合。所谓“下一个”和“上一个”,书中举了一个简单的例子:对序列 {a, b, c},每一个元素都比后面的小,按照字典序列,固定a之后,a比bc都小,c比b大,它的下一个序列即为{a, c, b},而{a, c, b}的上一个序列即为{a, b, c},同理可以推出所有的六个序列为:{a, b, c}、{a, c, b}、{b, a, c}、{b, c, a}、{c, a, b}、{c, b, a},其中{a, b, c}没有上一个元素,{c, b, a}没有下一个元素。
next_permutation的函数原型如下:
template<class BidirectionalIterator>bool next_permutation( BidirectionalIterator _First, BidirectionalIterator _Last);template<class BidirectionalIterator, class BinaryPredicate>bool next_permutation( BidirectionalIterator _First, BidirectionalIterator _Last, BinaryPredicate _Comp );
对于第二个重载函数的第三个参数,默认比较顺序为小于。如果找到下一个序列,则返回真,否则返回假。
函数实现原理如下:
在当前序列中,从尾端往前寻找两个相邻元素,前一个记为*i,后一个记为*ii,并且满足*i < *ii。然后再从尾端寻找另一个元素*j,如果满足*i < *j,即将第i个元素与第j个元素对调,并将第ii个元素之后(包括ii)的所有元素颠倒排序,即求出下一个序列了。
代码实现如下:
template<class BidirectionalIterator>bool next_permutation( BidirectionalIterator first, BidirectionalIterator last){ if(first == last) return false; //空序列 BidirectionalIterator i = first; ++i; if(i == last) return false; //一个元素,没有下一个序列了 i = last; --i; for(;;) { BidirectionalIterator ii = i; --i; if(*i < *ii) { BidirectionalIterator j = lase; while(!(*i < *--j)); iter_swap(i, j); reverse(ii, last); return true; } if(i == first) { reverse(first, last); //全逆向,即为最小字典序列,如cba变为abc return false; } }}
prev_permutation实现类似,就是反向查找
3、使用next_permutation
思考问题,序列{a, d, c, e, b}的下一个序列是什么呢?请利用前面的分析推出答案,并用代码验证。
我这里分别用数组和vector来表示序列,用next_permutation得到下一个序列(编译环境:Dev-C++):
#include <cstdlib>#include <iostream>#include <algorithm>#include <vector>#include<cstdio>using namespace std;void TestArray() { char chs[] = {'a', 'd', 'c', 'e', 'b'}; int count = sizeof(chs)/sizeof(char); next_permutation(chs+0, chs + count); printf("TestArray:\n"); for(int i = 0; i < count; i++) { printf("%c\t", chs[i]); } printf("\n");}void TestVector(){ char chs[] = {'a', 'd', 'c', 'e', 'b'}; int count = sizeof(chs)/sizeof(char); vector<char> vChs(chs, chs + count); next_permutation(vChs.begin(), vChs.end()); printf("TestVector:\n"); vector<char>::iterator itr; for(itr = vChs.begin(); itr != vChs.end(); itr++) { printf("%c\t", *itr); } printf("\n");}int main(int argc, char *argv[]){ TestArray(); printf("\n"); TestVector(); system("PAUSE"); return EXIT_SUCCESS;}
运行结果:
4、小结
用next_permutation和prev_permutation求排列组合很方便,但是要记得包含头文件#include 。 虽然最后一个排列没有下一个排列,next_permutation会返回false,但是使用了这个方法后,序列会变成字典序列的第一个,如cba变成abc。prev_permutation同理。
这里求全排列的位数对应种类数可以使用函数求解:
n[0]=0;n[1]=1;for(int i=2;i<10;i++) { n[i]=n[i-1]*i; }
大约为:n[15]={0,1,2,6,24,120,720,5040,40320,362880,3628800}.
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