C上的置换生成器

时间:2010-10-05 08:58:09

标签: c algorithm

我需要一个简单的置换生成器算法,它可以应用于简单的C语言。

5 个答案:

答案 0 :(得分:5)

对数字进行置换:

为了使用每个排列,你必须连接到打印功能。

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

/**
   Read a number, N, from standard input and print the
   permutations.
 */

void print(const int *v, const int size)
{
  if (v != 0) {
    for (int i = 0; i < size; i++) {
      printf("%4d", v[i] );
    }
    printf("\n");
  }
} // print


void swap(int *v, const int i, const int j)
{
  int t;
  t = v[i];
  v[i] = v[j];
  v[j] = t;
}


void rotateLeft(int *v, const int start, const int n)
{
  int tmp = v[start];
  for (int i = start; i < n-1; i++) {
    v[i] = v[i+1];
  }
  v[n-1] = tmp;
} // rotateLeft


void permute(int *v, const int start, const int n)
{
  print(v, n);
  if (start < n) {
    int i, j;
    for (i = n-2; i >= start; i--) {
      for (j = i + 1; j < n; j++) {
    swap(v, i, j);
    permute(v, i+1, n);
      } // for j
      rotateLeft(v, i, n);
    } // for i
  }
} // permute


void init(int *v, int N)
{
  for (int i = 0; i < N; i++) {
    v[i] = i+1;
  }
} // init


int main()
{
    int *v = (int*) malloc(sizeof(int)*10);
    init(v, 10);
    permute(v, 0, 10);
    free(v);
}

答案 1 :(得分:4)

所有

我找到了算法,以“计算机编程艺术”(TAOCP)的词典顺序生成排列:

http://en.wikipedia.org/wiki/Permutation#Generation_in_lexicographic_order

按字典顺序生成 有许多方法可以系统地生成给定序列的所有排列[需要引证]。一种既简单又灵活的经典算法基于在词典排序中找到下一个排列(如果存在的话)。它可以处理重复的值,在这种情况下,它每次生成不同的多集排列。即使对于普通的排列,它也比在词典顺序中生成Lehmer代码的值(可能使用阶乘数系统)并将它们转换为排列更有效。要使用它,首先要按顺序(弱)递增顺序对序列进行排序(这使其按字典顺序排列最小的排列),然后只要找到一个,就重复前进到下一个排列。这种方法可以追溯到14世纪印度的Narayana Pandita,从那时起就经常被重新发现。

以下算法在给定排列后按字典顺序生成下一个排列。它就地改变了给定的排列。

  1. 找到最大的索引k,使得a [k]&lt; a [k + 1]。如果不存在这样的索引,则排列是最后的排列。
  2. 找到最大的索引l,使得a [k]&lt;一个[1]。由于k + 1是这样的指数,因此l被很好地定义并且满足k <1。升。
  3. 用[l]交换[k]。
  4. 将序列从[k + 1]反转到最后一个元素a [n]。
  5. 在步骤1之后,人们知道严格地在位置k之后的所有元素形成弱递减序列,因此这些元素的排列不会使其按字典顺序前进;提前一个必须增加一个[k]。步骤2找到最小值a [l]来替换[k],并且在步骤3中交换它们使位置k之后的序列以弱降序排列。在步骤4中反转该序列然后产生其按字典顺序排列的最小排列,以及整个序列的初始状态的词典继承器

答案 2 :(得分:2)

这是在Knuth的TAOCP中找到的经典算法(在其他地方)。

这是我用于项目euler问题的一个例子。它以字典顺序创建字符串的所有排列,并将它们打印到标准输出。

#include<stdio.h>
int main()
{
        char set[10]="0123456789";
        char scratch;
        int lastpermutation = 0;
        int i, j, k, l;
        printf("%s\n",set);
        while (!lastpermutation)
        {
                //find largest j such that set[j] < set[j+1]; if no such j then done
                j = -1;
                for (i = 0; i < 10; i++)
                {
                        if (set[i+1] > set[i])
                        {
                                j = i;
                        }
                }
                if (j == -1)
                {
                        lastpermutation = 1;
                }
                if (!lastpermutation)
                {
                        for (i = j+1; i < 10; i++)
                        {
                                if (set[i] > set[j])
                                {
                                        l = i;
                                }
                        }
                        scratch = set[j];
                        set[j] = set[l];
                        set[l] = scratch;
                        //reverse j+1 to end
                        k = (9-j)/2; // number of pairs to swap
                        for (i = 0; i < k; i++)
                        {
                                scratch = set[j+1+i];
                                set[j+1+i] = set[9-i];
                                set[9-i] = scratch;
                        }
                        printf("%s\n",set);
             }
        }
        return 0;
}

答案 3 :(得分:1)

这是一个简单的递归解决方案,用于生成在命令行上传递的一组字符的所有排列:

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int perm(const char *src, int len, char *dest, char *destbits, int n) {
    if (n == len) {
        printf("%.*s\n", len, dest);
        return 1;
    } else {
        int count = 0;
        for (int i = 0; i < len; i++) {
            if (destbits[i] == 0) {
                destbits[i] = 1;
                dest[n] = src[i];
                count += perm(src, len, dest, destbits, n + 1);
                destbits[i] = 0;
            }
        }
        return count;
    }
}

int main(int argc, char *argv[]) {
    const char *src = (argc > 1) ? argv[1] : "123456789";
    int len = strlen(src);
    char dest[len], destbits[len];

    memset(destbits, 0, sizeof destbits);
    int total = perm(src, len, dest, destbits, 0);
    printf("%d combinations\n", total);

    return 0;
}

答案 4 :(得分:1)

我正在寻找更迭代的东西,然后实现我的较差版本。我可以看到一些优化,但是现在对我有帮助。我希望这对任何人都有帮助。

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

#define PERM_T int
#define PERM_T_PFLAG "%d"

void swap(PERM_T *array, int i, int j) {
  PERM_T aux = array[i];
  array[i] = array[j];
  array[j] = aux;
}

void print_array_perm(PERM_T *array, int n) {
  printf("[");
  n -= 1;
  for (int i = 0; i < n; i++) {
    printf(PERM_T_PFLAG", ", array[i]);
  }
  if (n >= 0)
    printf(PERM_T_PFLAG, array[n]);
  printf("]\n");
}

void print_array_int(int *array, int n) {
  printf("[");
  n -= 1;
  for (int i = 0; i < n; i++) {
    printf("%d, ", array[i]);
  }
  if (n >= 0)
    printf("%d", array[n]);
  printf("]\n");
}

void copy_array_T(
  PERM_T *src, PERM_T *dst,
  int start, int end) {
  for (int i = start; i < end; i++) {
    dst[i] = src[i];
  }
}

void copy_array_int(
  int *src, int *dst,
  int start, int end) {
  for (int i = start; i < end; i++) {
    dst[i] = src[i];
  }
}

void rotate_array(
  PERM_T *array,
  int start, int end) {
  PERM_T aux = array[start];
  copy_array_T(
    array + 1, array, start, end);
  array[end - 1] = aux;
}

int factorial(int n) {
  int result = 1;
  while (n > 1) {
    result *= n;
    n--;
  }
  return result;
}

typedef struct {
  PERM_T *data;
  int length;
  int *ks;
  int kn;
  int _i;
} Perm;

Perm perm_(
  PERM_T *data, PERM_T *array, int n) {
  copy_array_T(array, data, 0, n);
  int kn = n > 1 ? n - 1 : 0;
  
  int *ks = kn
    ? malloc(sizeof(PERM_T) * kn)
    : NULL;
  for (int i = 0; i < kn; i++)
    ks[i] = i;

  int max_iterations = factorial(n);
  Perm p = {
    .data = data,
    .length = n,
    .ks = ks,
    .kn = kn,
    ._i = max_iterations
  };
  return p;
}

Perm perm(PERM_T *array, int n) {
  PERM_T *data = 
    malloc(sizeof(PERM_T) * n);
  return perm_(data, array, n);
}

Perm copy_perm(Perm p) {
  Perm copy = perm(p.data, p.length);
  copy_array_int(p.ks, copy.ks, 0, p.kn);
  return copy;
}

void clear_perm(Perm* p) {
  free(p->data);
  if (p->kn) free(p->ks);
}

int completed_perm(Perm *p) {
  return p->_i < 1;
}

void next_perm_self(Perm *p) {
  int n = p->length;

  if (completed_perm(p)) return;

  p->_i--;
  int k = p->kn - 1;
  int *ks = p->ks;
  PERM_T *data = p->data;

  if (ks[k] + 1 != n) {
    rotate_array(data, k, n);
    ks[k] += 1;
  } else {
    while (k >= 0 && ks[k] + 1 == n) {
      ks[k] = k;
      rotate_array(data, k, n);
      k -= 1;
    }
    if (k >= 0) {
      rotate_array(data, k, n);
      ks[k] += 1;
    }
  }
}

Perm next_perm_(Perm *p) {
  Perm next = copy_perm(*p);
  next_perm_self(&next);
  return next;
}

Perm next_perm(Perm *p) {
  Perm next = next_perm_(p);
  clear_perm(p);
  return next;
}

void print_perm(Perm p) {
  print_array_perm(p.data, p.length);
}

void print_perm_(Perm p) {
  printf("%p\n", p.data);
  print_perm(p);
  print_array_int(p.ks, p.kn);
}

Perm next_print(Perm *p) {
  print_perm(p);
  return next_perm(p);
}

void next_print_self(Perm *p) {
  print_perm(*p);
  next_perm_self(p);
}

int main() {
  int a1[] = {1,2,3,4,5};
  Perm p = perm(a1, 5);
  
  int i = 0;
  while (!completed_perm(&p)) {
    printf("%3d ", i++);
    // p = next_print(&p);
    next_print_self(&p);
  }

  clear_perm(&p);
  return 0;
}