如何使用生成器在Python中生成没有“反向重复”的列表的排列

时间:2009-06-06 21:15:22

标签: python algorithm generator combinatorics

这与问题How to generate all permutations of a list in Python

有关

如何生成符合以下条件的所有排列如果两个排列彼此相反(即[1,2,3,4]和[4,3,2, 1]),它们被认为是平等的,只有其中一个应该是最终结果

示例:

permutations_without_duplicates ([1,2,3])
[1, 2, 3]
[1, 3, 2]
[2, 1, 3]

我正在置换包含唯一整数的列表。

结果排列的数量会很高,所以我想尽可能使用Python的生成器。

编辑:如果可能的话,我不想将所有排列的列表存储到内存中。

10 个答案:

答案 0 :(得分:11)

如果按字典顺序生成排列,那么您不需要存储任何内容来计算是否已经看到给定排列的反转。你只需要按字典顺序将它与反向进行比较 - 如果它更小则返回它,如果它更大则跳过它。

可能有一种更有效的方法,但这很简单,并且具有您需要的属性(可作为生成器实现,使用O(n)工作内存)。

答案 1 :(得分:9)

我对SilentGhost的提案有一个非常好的跟进 - 发表一个单独的答案,因为评论的边距太窄而无法包含代码: - )

itertools.permutations内置(自2.6起)并且速度很快。我们只需要一个过滤条件,每个(perm,perm [:: - 1])都会接受其中一个。由于OP说项目总是不同的,我们可以比较任何2个元素:

for p in itertools.permutations(range(3)):
    if p[0] < p[-1]:
        print p

打印:

(0, 1, 2)
(0, 2, 1)
(1, 0, 2)

这是有效的,因为反转排列总会翻转关系!
p[0] < p[1]或任何其他对也可以使用,因此您也可以控制您获得的一半排列。

我不确定是否有更有效的过滤方法。 itertools.permutations保证字典顺序,但字典位置pp[::-1]以相当复杂的方式相关。特别是,只是停在中间是行不通的。

但我怀疑(没检查)具有2:1过滤的内置迭代器将胜过任何自定义实现。当然,它在简单性上获胜!

答案 2 :(得分:3)

编辑:完全更改以将所有内容保留为生成器(从不在内存中的整个列表)。应满足要求(仅计算一半可能的排列(不是反向排列)。 EDIT2 :从here添加了更短(且更简单)的阶乘函数。

EDIT3: :(见评论) - 可以在bwopah's version中找到包含改进的版本。

def fac(x): 
    return (1 if x==0 else x * fac(x-1))

def all_permutations(plist):
    global counter

    if len(plist) <=1:
        yield plist
    else:
        for perm in all_permutations(plist[1:]):
            for i in xrange(len(perm)+1):
                if len(perm[:i] + plist[0:1] + perm[i:]) == lenplist:
                        if counter == limit:
                             raise StopIteration
                        else:
                             counter = counter + 1
                yield perm[:i] + plist[0:1] + perm[i:]

counter = 0
plist = ['a','b','c']
lenplist = len(plist)
limit = fac(lenplist) / 2

all_permutations_gen = all_permutations(plist)
print all_permutations_gen
print list(all_permutations_gen)

答案 3 :(得分:3)

这是ChristopheD接受的答案的更简洁和更快的版本,我非常喜欢。递归很棒。我通过删除重复项使其强制执行传入列表的单一序列,但是它可能只是引发异常。

def fac(x): 
    return (1 if x==0 else x * fac(x-1))

def permz(plist):
    plist = sorted(set(plist))
    plen = len(plist)
    limit = fac(plen) / 2
    counter = 0
    if plen==1:
        yield plist
    else:
        for perm in permz(plist[1:]):
            for i in xrange(plen):
                if counter == limit:
                     raise StopIteration
                counter += 1
                yield perm[:i] + plist[0:1] + perm[i:]

# ---- testing ----
plists = [
    list('love'),
    range(5),
    [1,4,2,3,9],
    ['a',2,2.1],
    range(8)]               

for plist in plists:
    perms = list(permz(plist))
    print plist, True in [(list(reversed(i)) in foo) for i in perms]

答案 4 :(得分:2)

这个怎么样:

from itertools import permutations

def rev_generator(plist):
    reversed_elements = set()
    for i in permutations(plist):
        if i not in reversed_elements:
            reversed_i = tuple(reversed(i))
            reversed_elements.add(reversed_i)
            yield i

>>> list(rev_generator([1,2,3]))
[(1, 2, 3), (1, 3, 2), (2, 1, 3)]

此外,如果返回值必须是一个列表,您只需将yield i更改为yield(i),但出于迭代目的,元组将正常工作。

答案 5 :(得分:2)

这是执行技巧的代码。为了摆脱重复,我注意到,对于你的列表,如果第一个位置的值大于最后一个位置的值,那么它将是一个dup。我创建了一个地图,以跟踪每个项目在列表中的位置,然后使用该地图进行测试。该代码也不使用递归,因此它的内存占用量很小。此外,列表可以是任何类型的项目,而不仅仅是数字,请参阅最后两个测试用例。

这是代码。

class Permutation:
    def __init__(self, justalist):
        self._data = justalist[:]
        self._len=len(self._data)
        self._s=[]
        self._nfact=1
        self._map ={}
        i=0
        for elem in self._data:
            self._s.append(elem)
            self._map[str(elem)]=i
            i+=1
            self._nfact*=i
        if i != 0:
            self._nfact2=self._nfact//i

    def __iter__(self):
        for k in range(self._nfact):
            for i in range(self._len):
                self._s[i]=self._data[i]
            s=self._s
            factorial=self._nfact2
            for i in range(self._len-1):
                tempi = (k // factorial) % (self._len - i)
                temp = s[i + tempi]
                for j in range(i + tempi,i,-1):
                    s[j] = s[j-1]
                s[i] = temp
                factorial //= (self._len - (i + 1))

            if self._map[str(s[0])] < self._map[str(s[-1])]:
                yield s




s=[1,2]
print("_"*25)
print("input list:",s)
for sx in Permutation(s):
    print(sx)

s=[1,2,3]
print("_"*25)
print("input list:",s)
for sx in Permutation(s):
    print(sx)

s=[1,2,3,4]
print("_"*25)
print("input list:",s)
for sx in Permutation(s):
    print(sx)

s=[3,2,1]
print("_"*25)
print("input list:",s)
for sx in Permutation(s):
    print(sx)

s=["Apple","Pear","Orange"]
print("_"*25)
print("input list:",s)
for sx in Permutation(s):
    print(sx)

s=[[1,4,5],"Pear",(1,6,9),Permutation([])]
print("_"*25)
print("input list:",s)
for sx in Permutation(s):
    print(sx)

这是我的测试用例的输出。

_________________________
input list: [1, 2]
[1, 2]
_________________________
input list: [1, 2, 3]
[1, 2, 3]
[1, 3, 2]
[2, 1, 3]
_________________________
input list: [1, 2, 3, 4]
[1, 2, 3, 4]
[1, 2, 4, 3]
[1, 3, 2, 4]
[1, 3, 4, 2]
[1, 4, 2, 3]
[1, 4, 3, 2]
[2, 1, 3, 4]
[2, 1, 4, 3]
[2, 3, 1, 4]
[2, 4, 1, 3]
[3, 1, 2, 4]
[3, 2, 1, 4]
_________________________
input list: [3, 2, 1]
[3, 2, 1]
[3, 1, 2]
[2, 3, 1]
_________________________
input list: ['Apple', 'Pear', 'Orange']
['Apple', 'Pear', 'Orange']
['Apple', 'Orange', 'Pear']
['Pear', 'Apple', 'Orange']
_________________________
input list: [[1, 4, 5], 'Pear', (1, 6, 9), <__main__.Permutation object at 0x0142DEF0>]
[[1, 4, 5], 'Pear', (1, 6, 9), <__main__.Permutation object at 0x0142DEF0>]
[[1, 4, 5], 'Pear', <__main__.Permutation object at 0x0142DEF0>, (1, 6, 9)]
[[1, 4, 5], (1, 6, 9), 'Pear', <__main__.Permutation object at 0x0142DEF0>]
[[1, 4, 5], (1, 6, 9), <__main__.Permutation object at 0x0142DEF0>, 'Pear']
[[1, 4, 5], <__main__.Permutation object at 0x0142DEF0>, 'Pear', (1, 6, 9)]
[[1, 4, 5], <__main__.Permutation object at 0x0142DEF0>, (1, 6, 9), 'Pear']
['Pear', [1, 4, 5], (1, 6, 9), <__main__.Permutation object at 0x0142DEF0>]
['Pear', [1, 4, 5], <__main__.Permutation object at 0x0142DEF0>, (1, 6, 9)]
['Pear', (1, 6, 9), [1, 4, 5], <__main__.Permutation object at 0x0142DEF0>]
['Pear', <__main__.Permutation object at 0x0142DEF0>, [1, 4, 5], (1, 6, 9)]
[(1, 6, 9), [1, 4, 5], 'Pear', <__main__.Permutation object at 0x0142DEF0>]
[(1, 6, 9), 'Pear', [1, 4, 5], <__main__.Permutation object at 0x0142DEF0>]

答案 6 :(得分:2)

这是我的实施:

a = [1,2,3,4]

def p(l):
  if len(l) <= 1:
    yield l
  else:
    for i in range(len(l)):
      for q in p([l[j] for j in range(len(l)) if j != i]):
        yield [l[i]] + q

out = (i for i in p(a) if i < i[::-1])

P函数是一个常规的permu函数,可以产生所有可能性。迭代结果时完成过滤器。简单地说,它有两种可能的结果,即所有肌腱的较小一半和肌腱的较大一半。在此示例中,out包含列表的较小部分。

答案 7 :(得分:1)

这是onebyone建议的实现

来自http://en.wikipedia.org/wiki/Permutation#Lexicographical_order_generation

以下算法在给定置换后按字典顺序生成下一个置换。它就地改变了给定的排列。

  1. 找到最高指数i,使得s [i]&lt; S [I + 1]。如果不存在这样的索引,则排列是最后的排列。
  2. 找到最高指数j&gt;我这样s [j]&gt; S [i]中。这样的j必须存在,因为i + 1就是这样的索引。
  3. 用s [j]交换s [i]。
  4. 反转索引i
  5. 之后所有元素的所有顺序

    功能:

    def perms(items):
        items.sort()
        yield items[:]
        m = [len(items)-2]  # step 1
        while m:
            i = m[-1]
            j = [ j for j in range(i+1,len(items)) if items[j]>items[i] ][-1] # step 2
            items[i], items[j] = items[j], items[i] # step 3
            items[i+1:] = list(reversed(items[i+1:])) # step 4
            if items<list(reversed(items)):
                yield items[:]
            m = [ i for i in range(len(items)-1) if items[i]<items[i+1] ]  # step 1
    

    检查我们的工作:

    >>> foo=list(perms([1,3,2,4,5]))
    >>> True in [(list(reversed(i)) in foo) for i in foo]
    False
    

答案 8 :(得分:1)

首先是一些设置代码:

try:
    from itertools import permutations
except ImportError:
    # straight from http://docs.python.org/library/itertools.html#itertools.permutations
    def permutations(iterable, r=None):
        # permutations('ABCD', 2) --> AB AC AD BA BC BD CA CB CD DA DB DC
        # permutations(range(3)) --> 012 021 102 120 201 210
        pool = tuple(iterable)
        n = len(pool)
        r = n if r is None else r
        if r > n:
            return
        indices = range(n)
        cycles = range(n, n-r, -1)
        yield tuple(pool[i] for i in indices[:r])
        while n:
            for i in reversed(range(r)):
                cycles[i] -= 1
                if cycles[i] == 0:
                    indices[i:] = indices[i+1:] + indices[i:i+1]
                    cycles[i] = n - i
                else:
                    j = cycles[i]
                    indices[i], indices[-j] = indices[-j], indices[i]
                    yield tuple(pool[i] for i in indices[:r])
                    break
            else:
                return

def non_reversed_permutations(iterable):
    "Return non-reversed permutations for an iterable with unique items"
    for permutation in permutations(iterable):
        if permutation[0] < permutation[-1]:
            yield permutation

答案 9 :(得分:-2)

itertools.permutations完全符合您的要求。您也可以使用reversed built-in