bindiego
6/5/2015 - 7:06 AM

String permulations 不论解法一中的递归方法,还是上述解法二的字典序排列方法,这两种方法的时间复杂度都为O(n!)。

String permulations

不论解法一中的递归方法,还是上述解法二的字典序排列方法,这两种方法的时间复杂度都为O(n!)。

/*
固定a,求后面bc的排列:abc,acb,求好后,a和b交换,得到bac
固定b,求后面ac的排列:bac,bca,求好后,c放到第一位置,得到cba
固定c,求后面ba的排列:cba,cab。
*/

void CalcAllPermutation(char* perm, int from, int to)
{
    if (to <= 1)
    {
        return;
    }

    if (from == to)
    {
        for (int i = 0; i <= to; i++)
            cout << perm[i];
        cout << endl;
    }
    else
    {
        for (int j = from; j <= to; j++)
        {
            swap(perm[j], perm[from]);
            CalcAllPermutation(perm, from + 1, to);
            swap(perm[j], perm[from]);
        }
    }
}
/*
给定两个偏序集A和B,(a,b)和(a′,b′)属于笛卡尔集 A × B,则字典序定义为

(a,b) ≤ (a′,b′) 当且仅当 a < a′ 或 (a = a′ 且 b ≤ b′)。

所以给定两个字符串,逐个字符比较,那么先出现较小字符的那个串字典顺序小,如果字符一直相等,较短的串字典顺序小。例如:abc < abcd < abde < afab。

那有没有这样的算法,使得

起点: 字典序最小的排列, 1-n , 例如12345
终点: 字典序最大的排列,n-1, 例如54321
过程: 从当前排列生成字典序刚好比它大的下一个排列
答案是肯定的:有,即是STL中的next_permutation算法。

在了解next_permutation算法是怎么一个过程之前,咱们得先来分析下“下一个排列”的性质。

假定现有字符串(A)x(B),它的下一个排列是:(A)y(B’),其中A、B和B’是“字符串”(可能为空),x和y是“字符”,前缀相同,都是A,且一定有y > x。
那么,为使下一个排列字典顺序尽可能小,必有:
A尽可能长
y尽可能小
B’里的字符按由小到大递增排列
现在的问题是:找到x和y。怎么找到呢?咱们来看一个例子。

比如说,现在我们要找21543的下一个排列,我们可以从左至右逐个扫描每个数,看哪个能增大(至于如何判定能增大,是根据如果一个数右面有比它大的数存在,那么这个数就能增大),我们可以看到最后一个能增大的数是:x = 1。

而1应该增大到多少?1能增大到它右面比它大的那一系列数中最小的那个数,即:y = 3,故此时21543的下一个排列应该变为23xxx,显然 xxx(对应之前的B’)应由小到大排,于是我们最终找到比“21543”大,但字典顺序尽量小的23145,找到的23145刚好比21543大。

由这个例子可以得出next_permutation算法流程为:

next_permutation算法

定义

升序:相邻两个位置ai < ai+1,ai 称作该升序的首位
步骤(二找、一交换、一翻转)

找到排列中最后(最右)一个升序的首位位置i,x = ai
找到排列中第i位右边最后一个比ai 大的位置j,y = aj
交换x,y
把第(i+ 1)位到最后的部分翻转
还是拿上面的21543举例,那么,应用next_permutation算法的过程如下:

x = 1;
y = 3
1和3交换
得23541
翻转541
得23145
23145即为所求的21543的下一个排列。
*/

bool CalcAllPermutation(char* perm, int num){
    int i;

    //①找到排列中最后(最右)一个升序的首位位置i,x = ai
    for (i = num - 2; (i >= 0) && (perm[i] >= perm[i + 1]); --i){
        ;
    }
    // 已经找到所有排列
    if (i < 0){
        return false;
    }

    int k;
    //②找到排列中第i位右边最后一个比ai 大的位置j,y = aj
    for (k = num - 1; (k > i) && (perm[k] <= perm[i]); --k){
        ;
    }

    //③交换x,y
    swap(perm[i], perm[k]);
    //④把第(i+ 1)位到最后的部分翻转
    reverse(perm + i + 1, perm + num);
    return true;
}