全排列的递归实现--分治策略 (一)

2014-11-24 11:17:35 · 作者: · 浏览: 9

引入:在分治策略中,我们递归地求解一个问题,在每层递归中应用如下三个步骤:

分解(Divide)步骤将问题划分为一些子问题,子问题的形式与原问题一样,只是规模更小。

解决(Conquer)步骤递归地求解出子问题。如果子问题的规模足够小,则停止递归,直接求解。

合并(Combine)步骤将子问题的解组合成原问题的解。 -------P66《算法导论》

全排列:从n个不同元素中任取m(m≤n)个元素,按照一定的顺序排列起来,叫做从n个不同元素中取出m个元素的一个排列。当m=n时所有的排列情况叫全排列。

问题:全排列的递归实现

编程思想:

用1 2 3为例,全排列结果为123,132,213,231,321,312 根据全排列的找到规律

1、将当前元素与后面位置的每个元素依此交换

2、交换后取后一个位置的元素为当前元素的位置,再执行1

3、当当前位置是最后一个元素的位置则输出

[java]
/**
* 递归(分治法思想)
*
*/
package full_permutation;

import java.util.Arrays;

/**
* @author hanhexin
*
*/
public class Full_permutation {

/**
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
int[] arr = { 1, 2, 3 };
permutation(arr, 0, arr.length);
}

public static void swap(int[] arr, int i, int j) {
int temp = arr[i];
arr[i] = arr[j];
arr[j] = temp;
}

// k表示当前选取的数在数组中的位置下标,m是要排列的数组的长度.
public static void permutation(int[] arr, int k, int m) {
// 当前位置与数组最后一个位置重合时,此时打印排列数.
// System.out.println("k=" + k + " m=" + m);
if (k == m - 1) {
System.out.println(Arrays.toString(arr));
} else {
for (int i = k; i < m; i++) {
// 当前位置元素与后面位置的元素依次替换
swap(arr, k, i);
permutation(arr, k + 1, m);
// 将位置换回来,继续做下一个排列.
// System.out.println("..k=" + k + " m=" + m + " i=" + i);
swap(arr, k, i);

}
}
}
}

/**
* 递归(分治法思想)
*
*/
package full_permutation;

import java.util.Arrays;

/**
* @author hanhexin
*
*/
public class Full_permutation {

/**
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
int[] arr = { 1, 2, 3 };
permutation(arr, 0, arr.length);
}

public static void swap(int[] arr, int i, int j) {
int temp = arr[i];
arr[i] = arr[j];
arr[j] = temp;
}

// k表示当前选取的数在数组中的位置下标,m是要排列的数组的长度.
public static void permutation(int[] arr, int k, int m) {
// 当前位置与数组最后一个位置重合时,此时打印排列数.
// System.out.println("k=" + k + " m=" + m);
if (k == m - 1) {
System.out.println(Arrays.toString(arr));
} else {
for (int i = k; i < m; i++) {
// 当前位置元素与后面位置的元素依次替换
swap(arr, k, i);
permutation(arr, k + 1, m);
// 将位置换回来,继续做下一个排列.
// System.out.println("..k=" + k + " m=" + m + " i=" + i);
swap(arr, k, i);

}
}
}
}

运行结果:


[1, 2, 3]
[1, 3, 2]
[2, 1, 3]
[2, 3, 1]
[3, 2, 1]
[3, 1, 2]


注意到,此时用的数据为不重复的数据,现将数组改为 1 2 2

运行结果:

[1, 2, 2]
[1, 2, 2]
[2, 1, 2]
[2, 2, 1]
[2, 2, 1]
[2, 1, 2]


可以看到,具有重复排列

现需要解决排列重复的问题:

方法1、需要开辟内存用HashSet

[java]
/**
* 递归(分治法思想)
*/
package full_permutation;

import java.util.Arrays;
import java.util.HashSet;

/**
* @author hanhexin
*
*/
public class Full_permutation_2 {

/**
* @param args
*/
public static HashSet set = new HashSet();

public static void main(String[] args) {
int[] arr = { 1, 2, 2 };
permutation(arr, 0, arr.length);
for (String i : set) {
System.out.println(i);
}
}

public static void swap(int[] arr, int i, int j) {
int temp = arr[i];
arr[i] = arr[j];
arr[j] = temp;
}

// k表示当前选取的数在数组中的位置下标,m是要排列的数组的长度.
public static void permutation(int[] arr, int k, int m) {
// 当前位置与数组最后一个位置重合时,此时打印排列数.
if (k == m - 1) {
set.add(Arrays.toString(arr));
} else {
for (int i = k;