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非递归,按序输出集合的全排列

题目描述
非递归,按序输出集合全排列,是在笔试面试中经常考的问题。递归输出集合的全排列相对来说还是比较简单的,而非递归实现这个问题需要一些小技巧。
全排列是将集合中的元素(可以为数字,可以为字符),按照字典序生成所有排列的集合,并输出这些排列。以数字集合距离,集合{1,2,3}的按序全排列为:

1 2 3

1 3 2

2 1 3

2 3 1

3 1 2

3 2 1

这样3个元素一共生成了6个排列,即M个元素会生成M!个全排列序列。

 

非递归思路
递归的解题方法有时间另开一文叙述,这里要介绍的是非递归的思路。还是同样的以数字集合{1,2,3}为例。

这个集合生成的有序序列集合中的第一个序列是1 2 3,这个很容易能够看出。问题是如何根据该序列生成下一个有序的序列呢?下一个有序序列在字典序上刚刚好大于前一个序列,应该是1 3 2,可用看出是将第一个序列中的2和3交换位置得到。而1 3 2之后的下一个序列是2 1 3,是将最后一个2放到了1的前面。在2 1 3之后是2 3 1,是在2 1 3的基础上将最后的3换到了1的前面。一个很直观的感觉就是从后向前查找,遇到合适的数的时候与前面某一个数字交换。

具体算法描述,以数字集合{1,2,3}为例:

1,第一个序列就是当前集合元素连起来本身。

2,从后向前查找后面的数大于前面的数对(从小到大,称其为逆序对),找不到说明所有的排列均已经生成(即从123到了321),若找到(例如2 1 3中的 1和3就是一个逆序对)则停下来。

3,以213为例,就是记住3的位置为i,再从后向前查找数,要找到刚刚好大于1(位置为i-1)的数,这里很显然还是3。

4,交换第三步找到的数与位置为i-1的数。

5,逆置从位置i开始到集合结尾的所有的数,例如从*****321(位置i为3)到*****123(位置i为1)。

6,重复这一过程,直到找不到逆序对,则生成了所有的序列。

 

简单示例代码

[cpp]
void swap(int *p,int*q) 

    int tmp; 
    tmp=*p; 
    *p=*q; 
    *q=tmp; 

 
void mknewseq(int *data,int start, int last) 

    while(start<last) 
    { 
        swap(&data[start],&data[last]); 
        start++; 
        last--; 
         
    } 

 
void showdata(int *data,int num) 

    int i=0; 
    for(i=0;i<num;i++) 
    { 
        printf(" %d ",data[i]); 
    } 
    printf("\n"); 

int findall(int *data,int num) 

    int i,j; 
    int lastdata=num-1; 
    int tmp; 
     
    for(i=lastdata;i>0;i--) 
    { 
        if(data[i]>data[i-1]) break; 
    } 
    if(0==i) return 0; 
    tmp=i; 
    for(j=lastdata;j>=i;j--) 
    { 
        if((data[j]>data[i-1])&&(data[j]<data[tmp])) 
            tmp=j; 
    } 
 
    swap(&data[tmp],&data[i-1]); 
 
    mknewseq(data,i,lastdata); 
 
    return 1; 
     

 
int main() 

    int data[4]={1,2,3,4}; 
    showdata(data,4); 
    while(findall(data,4)){ 
         
        showdata(data,4); 
    } 
    return 0; 

补充:软件开发 , C++ ,
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