我的目标是找到64字节数组的所有排列，并且对于每个排列检查，如果在执行函数F之后，它等于给定的字节数组。
考虑一个小规模的例子：假设我有1234，我想 生成4位数_ _ _ _的所有排列并检查 每次如果它等于1234
我的第一个想法是实现一个递归函数来生成排列。但考虑到大小，堆栈会溢出。
生成所有排列的任何有效方法？鉴于Java有大量的库？
答案 0 :(得分：3)
如果我理解正确，你需要生成所有64个！ 64字节数组的排列，即：
64！ = 126886932185884164103433389335161480802865516174545192198801894375214704230400000000000000 排列！
如果要计算每个排列和比较需要一毫秒（最差情况时间场景），您需要：
4023558225072430368576654912961741537234446859923426946943236123009091331506849.3150684931506849315 年在一台机器上计算它们！ （如果每个排列都需要100毫秒的话，这个怪物的第100个。）
因此，您应该通过应用一些启发式方法来减少问题的搜索空间，而不是天真地列出所有可能的解决方案。
将搜索空间缩小到更易处理的数字后，例如：14！ （在“一毫秒”情况下2年的计算时间），您可以使用Factoradics（实现here）在多台计算机上拆分计算，以计算每台计算机的起始和结束排列然后在每个节点（Knuth's L-algorithm的实现）中使用以下代码来搜索每台机器中的解决方案：
public class Perm {
private static byte[] sequenceToMatch;
private static byte[] startSequence;
private static byte[] endingSequence;
private static final int SEQUENCE_LENGTH = 64;
public static void main(String... args) {
final int N = 3;
startSequence = readSequence(args[0]);
endingSequence = readSequence(args[1]);
sequenceToMatch = readSequence(args[2]);
permutations();
}
private static boolean sequencesMatch(byte[] s1, byte[] s2) {
for (int i = 0; i < SEQUENCE_LENGTH; i++) {
if (s1[i] != s2[i]) {
return false;
}
}
return true;
}
private static byte[] readSequence(String argument) {
String[] sBytes = argument.split(",");
byte[] bytes = new byte[SEQUENCE_LENGTH];
int i = 0;
for (String sByte : sBytes) {
bytes[i++] = Byte.parseByte(sByte, 10);
}
return bytes;
}
private static void swap(byte[] elements, int i, int j) {
byte temp = elements[i];
elements[i] = elements[j];
elements[j] = temp;
}
/**
* Reverses the elements of an array (in place) from the start index to the end index
*/
private static void reverse(byte[] array, int startIndex, int endIndex) {
int size = endIndex + 1 - startIndex;
int limit = startIndex + size / 2;
for (int i = startIndex; i < limit; i++) {
// swap(array, i, startIndex + (size - 1 - (i - startIndex)));
swap(array, i, 2 * startIndex + size - 1 - i);
}
}
/**
* Implements the Knuth's L-Algorithm permutation algorithm
* modifying the collection in place
*/
private static void permutations() {
byte[] sequence = startSequence;
if (sequencesMatch(sequence, sequenceToMatch)) {
System.out.println("Solution found!");
return;
}
// For every possible permutation
while (!sequencesMatch(sequence, endingSequence)) {
// Iterate the array from right to left in search
// of the first couple of elements that are in ascending order
for (int i = SEQUENCE_LENGTH - 1; i >= 1; i--) {
// If the elements i and i - 1 are in ascending order
if (sequence[i - 1] < sequence[i]) {
// Then the index "i - 1" becomes our pivot index
int pivotIndex = i - 1;
// Scan the elements at the right of the pivot (again, from right to left)
// in search of the first element that is bigger
// than the pivot and, if found, swap it
for (int j = SEQUENCE_LENGTH - 1; j > pivotIndex; j--) {
if (sequence[j] > sequence[pivotIndex]) {
swap(sequence, j, pivotIndex);
break;
}
}
// Now reverse the elements from the right of the pivot index
// (this nice touch to the algorithm avoids the recursion)
reverse(sequence, pivotIndex + 1, SEQUENCE_LENGTH - 1);
break;
}
}
if (sequencesMatch(sequence, sequenceToMatch)) {
System.out.println("Solution found!");
return;
}
}
}
}
答案 1 :(得分：2)
至于非递归，这个答案可能会有所帮助：Permutation algorithm without recursion? Java
至于简单的例子，这是我制定的递归解决方案：
public class Solution {
public List<List<Integer>> permute(int[] num) {
boolean[] used = new boolean[num.length];
for (int i = 0; i < used.length; i ++) used[i] = false;
List<List<Integer>> output = new ArrayList<List<Integer>>();
ArrayList<Integer> temp = new ArrayList<Integer>();
permuteHelper(num, 0, used, output, temp);
return output;
}
public void permuteHelper(int[] num, int level, boolean[] used, List<List<Integer>> output, ArrayList<Integer> temp){
if (level == num.length){
output.add(new ArrayList<Integer>(temp));
}
else{
for (int i = 0; i < num.length; i++){
if (!used[i]){
temp.add(num[i]);
used[i] = true;
permuteHelper(num, level+1, used, output, temp);
used[i] = false;
temp.remove(temp.size()-1);
}
}
}
}
}
编辑：10似乎是在递归方法的合理时间内完成的最大输入。
使用长度为10的输入数组：
Permutation execution time in milliseconds: 3380
答案 2 :(得分：1)
编辑： 我快速搜索了可能的实现，并遇到了一个算法，建议作为另一个问题的答案的一部分。
以下是由https://stackoverflow.com/users/2132573/jon-b开发的代码，以方便您使用。 它正确地创建并打印整数列表的所有排列。您可以轻松地使用与数组相同的逻辑（Credits转到jon-b !!）。
import java.io.IOException;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
public class HelloWorld {
public static int factorial(int x) {
int f = 1;
while (x > 1) {
f = f * x;
x--;
}
return f;
}
public static List<Integer> permute(List<Integer> list, int iteration) {
if (list.size() <= 1) return list;
int fact = factorial(list.size() - 1);
int first = iteration / fact;
List<Integer> copy = new ArrayList<Integer>(list);
Integer head = copy.remove(first);
int remainder = iteration % fact;
List<Integer> tail = permute(copy, remainder);
tail.add(0, head);
return tail;
}
public static void main(String[] args) throws IOException {
List<Integer> list = Arrays.asList(4, 5, 6, 7);
for (int i = 0; i < 24; i++) {
System.out.println(permute(list, i));
}
}
}
我已经在http://www.tutorialspoint.com/compile_java8_online.php进行了测试，并且原样运作良好。
希望有所帮助！