查找给定数字集的所有组合

时间:2010-01-02 11:38:08

标签: java c algorithm permutation

说我有一组数字'0','1','2',......,'9'。我想找到所有数字,其中只包含我集合中每个数字中的一个。

问题是:在我启动程序之前,我不知道我的程序集中包含多少个数字和数字。 (例如,该集可以包括数字'1','3'和'14'。)

我搜索了互联网,偶然发现了“动态编程”这个术语,这个术语显然是用来解决像我这样的问题,但我不明白这些例子。

有人可以给我一个如何解决这个问题的提示(可能是动态编程)吗?

编辑:当该集合包括诸如“14”的数字时,该集合的不同数量当然必须通过某种方式分开,例如,当集合包括数字'1','3'和'14'时,组合可以是1-3-14或3-14-1(=由' - '字符分隔的个别数字)。< / p>

编辑2:一个似乎有些类似的问题被描述为here:其中一个解决方案使用动态编程。

9 个答案:

答案 0 :(得分:7)

对我来说,看起来你正在寻找一组给定元素的所有排列。

如果您使用C ++,则有一个标准函数next_permutation()可以完全满足您的要求。您从排序的数组开始,然后重复调用next_permutation

示例如下:http://www.cplusplus.com/reference/algorithm/next_permutation/

答案 1 :(得分:2)

要检查所有组合而不事先知道输出必须有多少位数,我曾写过这段代码:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define ARRSIZE(arr)    (sizeof(arr)/sizeof(*(arr)))

int main()
{
    const char values[]= {'0','1','2','3','4','5','6','7','8','9','a','b','c','d','e','f','g','h','i','j','k','l','m','n','o','p','q','r','s','t','u','v','w','x','y','z'};
    char * buffer=NULL;
    int * stack=NULL;
    int combinationLength=-1;
    int valuesNumber=-1;
    int curPos=0;
    fprintf(stderr, "%s", "Length of a combination: ");
    if(scanf("%d", &combinationLength)!=1 || combinationLength<1)
    {
        fputs("Invalid value.\n",stderr);
        return 1;
    }
    fprintf(stderr, "%s (%lu max): ", "Possible digit values",(long unsigned)ARRSIZE(values));
    if(scanf("%d", &valuesNumber)!=1 || valuesNumber<1 || (size_t)valuesNumber>ARRSIZE(values))
    {
        fputs("Invalid value.\n", stderr);
        return 1;
    }
    buffer=(char *)malloc(combinationLength);
    stack=(int *)malloc(combinationLength*sizeof(*stack));
    if(buffer==NULL || stack==NULL)
    {
        fputs("Cannot allocate memory.\n", stderr);
        free(buffer);
        free(stack);
        return 2;
    }
    /* Combinations generator */
    for(;;)
    {
        /* If we reached the last digit symbol... */
        if(stack[curPos]==valuesNumber)
        {
            /* ...get back to the previous position, if we finished exit */
            if(--curPos==-1)
                break;
            /* Repeat this check */
            continue;
        }
        buffer[curPos]=values[stack[curPos]];
        /* If we are in the most inner fake-cycle write the combination */
        if(curPos==combinationLength-1)
            puts(buffer);
        stack[curPos]++;
        /* If we aren't on the last position, start working on the next one */
        if(curPos<combinationLength-1)
        {
            curPos++;
            stack[curPos]=0;
        }
    }
    /* Cleanup */
    free(buffer);
    free(stack);
    return 0;    
}

它只是在一个循环中完成所有操作,以避免递归和函数调用开销,仍然使用堆栈数组“伪造”所需的嵌套for循环。
它表现相当不错,在我4岁的Athlon64 3800+上需要2'4“的用户时间(=&gt;实际计算时间)来生成36 ^ 6 = 2176782336组合,因此它每秒计算大约1750万个组合。 / p>

matteo@teoubuntu:~/cpp$ gcc -Wall -Wextra -ansi -pedantic -O3 combinations.c -o combinations.x
matteo@teoubuntu:~/cpp$ time ./combinations.x > /media/Dati/combinations.txt
Length of a combination: 6
Possible digit values (36 max): 36

real    13m6.685s
user    2m3.900s
sys 0m53.930s
matteo@teoubuntu:~/cpp$ head /media/Dati/combinations.txt
000000
000001
000002
000003
000004
000005
000006
000007
000008
000009
matteo@teoubuntu:~/cpp$ tail /media/Dati/combinations.txt
zzzzzq
zzzzzr
zzzzzs
zzzzzt
zzzzzu
zzzzzv
zzzzzw
zzzzzx
zzzzzy
zzzzzz
matteo@teoubuntu:~/cpp$ ls -lh /media/Dati/combinations.txt 
-rwxrwxrwx 1 root root 15G 2010-01-02 14:16 /media/Dati/combinations.txt
matteo@teoubuntu:~/cpp$ 

“真实”时间相当高,因为我在PC上也做了其他事情。

答案 2 :(得分:1)

您正在寻找一组给定值的所有排列。

关于Java中“做”排列的一篇文章在这里:http://www.bearcave.com/random_hacks/permute.html

你想跳过前几节,直到你到达标题排列算法(当然)。

答案 3 :(得分:1)

这是我可以找到有用的排列的C#3.0实现

public static class PermutationExpressions
    {
        public static IEnumerable<IEnumerable<T>> Permutations<T>(this IEnumerable<T> list)
        {
            return list.Permutations((uint)list.Count());
        }

        public static IEnumerable<IEnumerable<T>> Permutations<T>(this IList<T> list)
        {
            return list.Permutations((uint)list.Count);
        }

        private static IEnumerable<IEnumerable<T>> Permutations<T>(this IEnumerable<T> list, uint n)
        {
            if (n < 2) yield return list;
            else
            {
                var ie = list.GetEnumerator();
                for (var i = 0; i < n; i++)
                {
                    ie.MoveNext();
                    var item = ie.Current;

                    var i1 = i;
                    var sub_list = list.Where((excluded, j) => j != i1).ToList();

                    var sub_permutations = sub_list.Permutations(n - 1);

                    foreach (var sub_permutation in sub_permutations)
                    {
                        yield return
                            Enumerable.Repeat(item, 1)
                                .Concat(sub_permutation);
                    }
                }
            }
        }
        }

[TestFixture]
    public class TestPermutations
    {
        [Test]
        public void Permutation_Returns_Permutations()
        {
            var permutations = PermutationExpressions.Permutations(new[] { "a", "b", "c" }.AsEnumerable());
            foreach (var permutation in permutations)
            {
                Console.WriteLine(string.Join("", permutation.ToArray()));
            }
            Assert.AreEqual("abc_acb_bac_bca_cab_cba", permutations.Select(perm => perm.joinToString("")).joinToString("_"));
        }
    }

答案 4 :(得分:1)

有多少个号码,哪些号码不是两个问题。如果你知道哪些数字,你知道多少。

这些数字的名字不是很有趣。 1-3-14或0-1-2或Foo-Bar-Baz - 它始终是同一个问题,与0-1-2和数组的排列相同的问题,在哪里查找结果。

idx nums words
0   1     foo
1   3     bar
2   14    baz

最方便的解决方案是,编写一个通用的Iterable。然后,您可以使用简化的for循环来访问每个排列。

import java.util.*;

class PermutationIterator <T> implements Iterator <List <T>> {

    private int  current = 0;
    private final long last;
    private final List <T> lilio;

    public PermutationIterator (final List <T> llo) {
        lilio = llo;
        long product = 1;
        for (long p = 1; p <= llo.size (); ++p) 
            product *= p; 
        last = product;
    }

    public boolean hasNext () {
        return current != last;
    }

    public List <T> next () {
        ++current;
        return get (current - 1, lilio);
    }

    public void remove () {
        ++current;
    }

    private List <T> get (final int code, final List <T> li) {
        int len = li.size ();
        int pos = code % len;
        if (len > 1) {
            List <T> rest = get (code / len, li.subList (1, li.size ()));
            List <T> a = rest.subList (0, pos);
            List <T> res = new ArrayList <T> ();
            res.addAll (a);
            res.add (li.get (0));
            res.addAll (rest.subList (pos, rest.size ()));
            return res;
        }
        return li;
    }
}

class PermutationIterable <T> implements Iterable <List <T>> {

    private List <T> lilio; 

    public PermutationIterable (List <T> llo) {
        lilio = llo;
    }

    public Iterator <List <T>> iterator () {
        return new PermutationIterator <T> (lilio);
    }
}

class PermutationIteratorTest {

    public static void main (String[] args) {
        List <Integer> la = Arrays.asList (new Integer [] {1, 3, 14});
        PermutationIterable <Integer> pi = new PermutationIterable <Integer> (la);
        for (List <Integer> lc: pi)
            show (lc);
    }

    public static void show (List <Integer> lo) {
        System.out.print ("(");
        for (Object o: lo)
            System.out.print (o + ", ");
        System.out.println (")");
    }
}

答案 5 :(得分:0)

与动态编程无关;除非你想在裤子外面穿内裤并在胸前涂上一个符号。

这样做的简单方法是维护一个0-9的整数数组,然后逐个遍历数字并递增数组[num]。一旦处理完所有数字,结果就是查看数组中的任何元素是非零还是一个。 (这表示重复的数字。)当然,取一个数字然后使用模数和除数逐位迭代是微不足道的。

答案 6 :(得分:0)

所以,假设您有数字1,2和3。

如果您期望六个数字123,132,213,231,312和321是正确的答案,那么您正在寻找的是一些代码来生成一组的所有排列,这将比对于有趣尺寸的问题几乎任何其他事情。你看O(n!)是最好的情况。

答案 7 :(得分:0)

你应该编写一个循环遍历列表的递归函数,并且每次使用更新的列表调用自身。这意味着它需要使用N-1个元素创建列表的副本以传递给下一个迭代。对于结果,您需要在每次迭代中附加当前选定的数字。

string Permutations(List numbers, string prefix)
{
   foreach (current_number in numbers)
   {
      new_prefix = prefix+"-"+number;
      new_list=make_copy_except(numbers,  current_number)
      if (new_list.Length==0)
           print new_prefix
      else
           Permutations(new_list, new_prefix)
   }
}

答案 8 :(得分:0)

import Data.List (inits, tails)

place :: a -> [a] -> [[a]]
place element list = zipWith (\front back -> front ++ element:back)
                             (inits list)
                             (tails list)

perm :: [a] -> [[a]]
perm = foldr (\element rest -> concat (map (place element) rest)) [[]]

test = perm [1, 3, 14]