排列组合算法_C下标6上标3怎么算「建议收藏」

排列组合算法_C下标6上标3怎么算「建议收藏」排列组合是算法常用的基本工具,如何在c语言中实现排列组合呢?思路如下:首先看递归实现,由于递归将问题逐级分解,因此相对比较容易理解,但是需要消耗大量的栈空间,如果线程栈空间不够,那么就运行不下去了,而且函数调用开销也比较大。(1)全排列:全排列表示把集合中元素的所有按照一定的顺序排列起来,使用P(

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排列组合是算法常用的基本工具,如何在c语言中实现排列组合呢?思路如下:

首先看递归实现,由于递归将问题逐级分解,因此相对比较容易理解,但是需要消耗大量的栈空间,如果线程栈空间不够,那么就运行不下去了,而且函数调用开销也比较大。

(1) 全排列:

全排列表示把集合中元素的所有按照一定的顺序排列起来,使用P(n, n) = n!表示n个元素全排列的个数。

例如:{1, 2, 3}的全排列为:

123;132;

213;231;

312;321;

共6个,即3!=321=6。

这个是怎么算出来的呢?

首先取一个元素,例如取出了1,那么就还剩下{2, 3}。

然后再从剩下的集合中取出一个元素,例如取出2,那么还剩下{3}。

以此类推,把所有可能的情况取一遍,就是全排列了,如图:

排列组合算法

知道了这个过程,算法也就写出来了:

将数组看为一个集合,将集合分为两部分:0~s和s~e,其中0~s表示已经选出来的元素,而s~e表示还没有选择的元素。

perm(set, s, e) { 顺序从s~e中选出一个元素与s交换(即选出一个元素) 调用perm(set, s + 1, e) 直到s>e,即剩余集合已经为空了,输出set }

c语言代码如下:

void perm(int list[], int s, int e, void (*cbk)(int list[])) { int i; if(s > e) { (*cbk)(list); } else { for(i = s; i <= e; i++) { swap(list, s, i); perm(list, s + 1, e, cbk); swap(list, s, i); } } }

其中:

void swap(int * o, int i, int j) { int tmp = o[i]; o[i] = o[j]; o[j] = tmp; } void cbk_print(int * subs) { printf("{"); for(int i = 0; i < LEN; i++) { printf("%d", subs[i]); (i == LEN - 1) ? printf("") : printf(", "); } printf("}\n"); }

(2)组合:

组合指从n个不同元素中取出m个元素来合成的一个组,这个组内元素没有顺序。使用C(n, k)表示从n个元素中取出k个元素的取法数。

C(n, k) = n! / (k! * (n-k)!)

例如:从{1,2,3,4}中取出2个元素的组合为:

121314 2324 34

方法是:先从集合中取出一个元素,例如取出1,则剩下{2,3,4}

然后从剩下的集合中取出一个元素,例如取出2

这时12就构成了一个组,如图。

组合

从上面这个过程可以看出,每一次从集合中选出一个元素,然后对剩余的集合(n-1)进行一次k-1组合。

comb(set, subset, n, k) { 反向从集合中选出一个元素,将这个元素放入subset中。 调用comb(set, subset, n-1, k-1) 直到只需要选一个元素为止 }

C语言代码如下:

void combine(int s[], int n, int k, void (*cbk)(int * subset, int k)) { if(k == 0) { cbk(subset, k); return; } for(int i = n; i >= k; i--) { subset[k-1] = s[i-1]; if(k > 1) { combine(s, i-1, k-1, cbk); } else { cbk(subset, subset_length); } } }

任何递归算法都可以转换为非递归算法,只要使用一个栈模拟函数调用过程中对参数的保存就行了,当然,这样的方法没有多少意思,在这里就不讲了。下面要说的是用其它思路实现的非递归算法:

(1)全排列:

首先来看一段代码:

#include <iostream> #include <algorithm> using namespace std; int main () { int myints[] = {1,2,3}; cout << "The 3! possible permutations with 3 elements:\n"; sort (myints,myints+3); do { cout << myints[0] << " " << myints[1] << " " << myints[2] << endl; } while ( next_permutation (myints,myints+3) ); return 0; }

这段代码是从STL Permutation上考下来的,要注意的是第10行,首先对数组进行了排序。

第14行的next_permutation()是STL的函数,它的原理是这样的:生成当前列表的下一个相邻的字典序列表,里面的元素只能交换位置,数值不能改变。

什么意思呢?

123的下一个字典序是132,因为132比123大,但是又比其他的序列小。

算法是:

(1) 从右向左,找出第一个比右边数字小的数字A。

(2) 从右向左,找出第一个比A大的数字B。

(3) 交换A和B。

(4) 将A后面的串(不包括A)反转。

就完成了。

好,现在按照上面的思路,写出next_permutation函数:

template <class T> bool next_perm(T * start, T * end) { //_asm{int 3} if (start == end) { return false; } else { T * pA = NULL, * pB; T tmp = * end; // find A. for (T * p = end; p >= start; p--) { if (*p < tmp) { pA = p; break; } else { tmp = *p; } } if (pA == NULL) { return false; } // find B. for (T * p = end; p >= start; p--) { if (*p > *pA) { pB = p; break; } } // swap A, B. tmp = *pA; *pA = *pB; *pB = tmp; // flip sequence after A for (T *p = pA+1, *q = end; p < q; p++, q--) { tmp = *p; *p = *q; *q = tmp; } return true; } }

(2)组合:01交换法

使用0或1表示集合中的元素是否出现在选出的集合中,因此一个0/1列表即可表示选出哪些元素。

例如:[1 2 3 4 5],选出的元素是[1 2 3]那么列表就是[1 1 1 0 0]。

算法是这样的:

comb(set, n, k) { (1) 从左到右扫描0/1列表,如果遇到“10”组合,就将它转换为”01”. (2) 将上一步找出的“10”组合前面的所有1全部移到set的最左侧。 (3) 重复(1) (2)直到没有“10”组合出现。 }

代码如下:

template<class T> void combine(T set[], int n, int k, void (*cbk)(T set[])) { unsigned char * vec = new unsigned char[n]; T * subset = new T[k]; // build the 0-1 vector. for(int i = 0; i < n; i++) { if (i < k) vec[i] = 1; else vec[i] = 0; } // begin scan. bool has_next = true; while (has_next) { // get choosen. int j = 0; for (int i = 0; i < n; i++) { if (vec[i] == 1) { subset[j++] = set[i]; } } cbk(subset); has_next = false; for (int i = 0; i < n - 1; i++) { if (vec[i] == 1 && vec[i + 1] == 0) { vec[i] = 0; vec[i + 1] = 1; // move all 1 to left-most side. int count = 0; for (int j = 0; j < i; j++) { if (vec[j] == 1) count ++; } if (count < i) { for (int j = 0; j < count; j++) { vec[j] = 1; } for (int j = count; j < i; j++) { vec[j] = 0; } } has_next = true; break; } } } delete [] vec; delete [] subset; }

至于其中的道理,n个位置上有k个1,按照算法移动,可以保证k个1的位置不重复,且覆盖n一遍。

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