数字排列组合程序，以及程序优化的切身感受
来源：互联网 发布：手机红警扫矿软件 编辑：程序博客网 时间：2024/05/22 04:02
使用说明：
例如：
输入数字9，程序会在屏幕上输出1～9的所有数字组合（同一组合中不能重复使用同一数字），以及组合的种类数和所用时间。
体会：
这个程序使我深刻体户到优化的作用，优化程序后运行速度比原来快了60％～70％。
优化思路：
1、数组结合链表，使两者互补，扬长避短。
2、减少的循环数量。
3、减少System.out.print的使用次数
下面是两个版本的程序代码：
1、优化后的版本（考虑到页面宽度限制，所有注释写在代码行的上方）
import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.util.*;
public class PermutationAndCombination
{
//要排列组合的元素个数
private static int MAX_INDEX;
//当前排列中需要填入数字的索引位置
private static int finishIndex;
//已经完成的排列的数量
private static int finishCount;
//记录排列元素的数组
private int[] num;
//当前的排列组合
private LinkedList<Integer> savedNum;
public PermutationAndCombination(int max)
{
MAX_INDEX = max;
finishIndex = 0;
finishCount = 0;
num = new int[MAX_INDEX];
savedNum = new LinkedList<Integer>();
for(int i=0; i<MAX_INDEX; i++)
{
num[i] = i+1;
}
}
public void doPermutationAndCombination()
{
saveNum(num);
System.out.println("一共 " + finishCount + "种组合！");
}
//完成排列组合，并输出到屏幕
private void saveNum(int[] num)
{
//循环数量由所处的递归层数决定
for(int i=0; i<MAX_INDEX-finishIndex; i++)
{
//添加选中的元素到链表
savedNum.addLast(num[i]);
//记录已经选取的元素
int numBuf = num[i];
//记录以完成的排列组合数量
if(finishIndex == (MAX_INDEX-1))
{
finishCount++;
}
//创建传入递归下一层要用的数组
int nextNum[] = new int[MAX_INDEX - (finishIndex+1)];
int m = 0;
//拷贝未选用的数字
for(int n=0; n<MAX_INDEX-finishIndex; n++)
{
if(num[n] == numBuf)
{
continue;
}
else
{
nextNum[m] = num[n];
m++;
}
}
//是否继续递归
if((MAX_INDEX - (finishIndex+1)) != 0)
{
//递归层数计数加1
finishIndex++;
saveNum(nextNum);
}
else
{
//输出这一轮递归生成的数字组合
System.out.println(savedNum);
}
}
try
{
//判断是否是递归的最后一层
if(finishIndex == (MAX_INDEX-1))
{
//移除排列组合的最后一位元素
savedNum.removeLast();
//移除排列组合的最后一位元素
savedNum.removeLast();
}
else
{
//移除排列组合的最后一位元素
savedNum.removeLast();
}
}
catch(Exception e){}
finally
{
//回到上一层，递归层数要减1
finishIndex--;
}
}
public static void main(String[] args)
{
String theMaxString = null;
int theMax = 0;
try
{
System.out.print("请输入数字： ");
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
theMaxString = br.readLine().trim();
}
catch(Exception e)
{
e.printStackTrace();
}
try
{
theMax = Integer.parseInt(theMaxString);
}
catch(Exception e)
{
System.out.println("输入的数字格式不正确！");
}
PermutationAndCombination p = new PermutationAndCombination(theMax);
Date date = new Date();
p.doPermutationAndCombination();
System.out.println("用时" + (new Date().getTime() - date.getTime()) + "毫秒");
}
}
2、未优化的版本
import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.util.Date;
public class PermutationAndCombination2
{
private static int MAX_INDEX;
private static int finishIndex;
private static int finishCount;
private int[] num;
private int[] savedNum;
public PermutationAndCombination2(int max)
{
MAX_INDEX = max;
finishIndex = 0;
finishCount = 0;
num = new int[MAX_INDEX];
savedNum = new int[MAX_INDEX];
for(int i=0; i<MAX_INDEX; i++)
{
num[i] = i+1;
}
}
public void doPermutationAndCombination()
{
saveNum(num);
System.out.println("一共 " + finishCount + "种组合！");
}
private void printNum()
{
for(int i=0; i<MAX_INDEX; i++)
{
System.out.print(savedNum[i]);
}
System.out.println("");
}
private void saveNum(int[] num)
{
for(int i=0; i<MAX_INDEX; i++)
{
if(num[i] == 0)
{
continue;
}
int nextNum[] = new int[MAX_INDEX];
for(int n=0; n<MAX_INDEX; n++)
{
nextNum[n] = num[n];
}
savedNum[finishIndex] = num[i];
nextNum[i] = 0;
if(finishIndex == (MAX_INDEX-1))
{
finishCount++;
}
if((MAX_INDEX - (finishIndex+1)) != 0)
{
finishIndex++;
saveNum(nextNum);
}
else
{
printNum();
}
}
finishIndex--;
}
public static void main(String[] args)
{
String theMaxString = null;
int theMax = 0;
try
{
System.out.print("请输入数字： ");
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
theMaxString = br.readLine().trim();
}
catch(Exception e)
{
e.printStackTrace();
}
try
{
theMax = Integer.parseInt(theMaxString);
}
catch(Exception e)
{
System.out.println("输入的数字格式不正确！");
}
PermutationAndCombination2 p = new PermutationAndCombination2(theMax);
Date date = new Date();
p.doPermutationAndCombination();
System.out.println("用时" + (new Date().getTime() - date.getTime()) + "毫秒");
}
}
接上篇！
今天是休息日。在昨天回家的路上，我又想了想《数字排列组合》那个程序，感觉影响程序速度的主要因素还是在于System.out.print。我做上一版优化的时候为了解决这个问题特意用了LinkedList存储排列好的数字，因为LinkedList有toString()，可以做到一列数字只用一个System.out.println就可以搞定，确实取得了很大的效果。
既然这样，那我把数组里的数字先转存到StringBuffer（试过直接用StringBuffer存数字，结果反而更慢），然后打印，速度会不会更快？于是，《数字排列组合》的第2版优化，应该也是最后一版出炉了，第二版优化程序运行时间比第一版缩短45％，比最初的原始版缩短了70％。
第2版优化程序源代码：
import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.util.Date;
public class PermutationAndCombination3
{
private static int MAX_INDEX;
private static int finishIndex;
private static int finishCount;
private int[] num;
private int[] savedNum;
public PermutationAndCombination3(int max)
{
MAX_INDEX = max;
finishIndex = 0;
finishCount = 0;
num = new int[MAX_INDEX];
savedNum = new int[max];
for(int i=0; i<MAX_INDEX; i++)
{
num[i] = i+1;
}
}
public void doPermutationAndCombination()
{
saveNum(num);
System.out.println("一共 " + finishCount + "种组合！");
}
private void printNum()
{
StringBuffer str = new StringBuffer();
for(int i=0; i<MAX_INDEX; i++)
{
str.append(savedNum[i]);
}
System.out.println(str.toString());
}
private void saveNum(int[] num)
{
for(int i=0; i<MAX_INDEX-finishIndex; i++)
{
savedNum[finishIndex] = num[i];
int numBuf = num[i];
int nextNum[] = new int[MAX_INDEX - (finishIndex+1)];
int m = 0;
for(int n=0; n<MAX_INDEX-finishIndex; n++)
{
if(num[n] == numBuf)
{
continue;
}
else
{
nextNum[m] = num[n];
m++;
}
}
if(finishIndex == (MAX_INDEX-1))
{
finishCount++;
}
if((MAX_INDEX - (finishIndex+1)) != 0)
{
finishIndex++;
saveNum(nextNum);
}
else
{
printNum();
}
}
finishIndex--;
}
public static void main(String[] args)
{
String theMaxString = null;
int theMax = 0;
try
{
System.out.print("请输入数字： ");
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
theMaxString = br.readLine().trim();
}
catch(Exception e)
{
e.printStackTrace();
}
try
{
theMax = Integer.parseInt(theMaxString);
}
catch(Exception e)
{
System.out.println("输入的数字格式不正确！");
}
PermutationAndCombination3 p = new PermutationAndCombination3(theMax);
Date date = new Date();
p.doPermutationAndCombination();
System.out.println("用时" + (new Date().getTime() - date.getTime()) + "毫秒");
}
}
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