Алгоритм генерации всех возможных перестановок списка?

Question

Скажем, у меня есть список из n элементов, я знаю, что есть n! Возможные способы заказа этих элементов. Что такое алгоритм для генерации всех возможных упорядочений этого списка? Например, у меня есть список [a, b, c]. Алгоритм возвращает [[a, b, c], [a, c, b,], [b, a, c], [b, c, a], [c, a, b], [c, b , а]].

Я читаю это здесь http://en.wikipedia.org/wiki/Permutation#Algorithms_to_generate_permutations

Но Википедия никогда не умела объяснять. Я мало что понимаю.

Answer 1

// C program to print all permutations with duplicates allowed
#include <stdio.h>
#include <string.h>

/* Function to swap values at two pointers */
void swap(char *x, char *y)
{
    char temp;
    temp = *x;
    *x = *y;
    *y = temp;
}

/* Function to print permutations of string
   This function takes three parameters:
   1. String
   2. Starting index of the string
   3. Ending index of the string. */

void permute(char *a, int l, int r)
{
   int i;
   if (l == r)
     printf("%s\n", a);
   else
   {
       for (i = l; i <= r; i++)
       {
          swap((a+l), (a+i));
          permute(a, l+1, r);
          swap((a+l), (a+i)); //backtrack
       }
   }
}

/* Driver program to test above functions */
int main()
{
    char str[] = "ABC";
    int n = strlen(str);
    permute(str, 0, n-1);
    return 0;
}

Ссылка: Geeksforgeeks.org

Answer 2

public class PermutationGenerator
{
    private LinkedList<List<int>> _permutationsList;
    public void FindPermutations(List<int> list, int permutationLength)
    {
        _permutationsList = new LinkedList<List<int>>();
        foreach(var value in list)
        {
            CreatePermutations(value, permutationLength);
        }
    }

    private void CreatePermutations(int value, int permutationLength)
    {
        var node = _permutationsList.First;
        var last = _permutationsList.Last;
        while (node != null)
        {
            if (node.Value.Count < permutationLength)
            {
                GeneratePermutations(node.Value, value, permutationLength);
            }
            if (node == last)
            {
                break;
            }
            node = node.Next;
        }

        List<int> permutation = new List<int>();
        permutation.Add(value);
        _permutationsList.AddLast(permutation);
    }

    private void GeneratePermutations(List<int> permutation, int value, int permutationLength)
    {
       if (permutation.Count < permutationLength)
        {
            List<int> copyOfInitialPermutation = new List<int>(permutation);
            copyOfInitialPermutation.Add(value);
            _permutationsList.AddLast(copyOfInitialPermutation);
            List<int> copyOfPermutation = new List<int>();
            copyOfPermutation.AddRange(copyOfInitialPermutation);
            int lastIndex = copyOfInitialPermutation.Count - 1;
            for (int i = lastIndex;i > 0;i--)
            {
                int temp = copyOfPermutation[i - 1];
                copyOfPermutation[i - 1] = copyOfPermutation[i];
                copyOfPermutation[i] = temp;

                List<int> perm = new List<int>();
                perm.AddRange(copyOfPermutation);
                _permutationsList.AddLast(perm);
            }
        }
    }

    public void PrintPermutations(int permutationLength)
    {
        int count = _permutationsList.Where(perm => perm.Count() == permutationLength).Count();
        Console.WriteLine("The number of permutations is " + count);
    }
}

Answer 3

Java версия

/**
 * @param uniqueList
 * @param permutationSize
 * @param permutation
 * @param only            Only show the permutation of permutationSize,
 *                        else show all permutation of less than or equal to permutationSize.
 */
public static void my_permutationOf(List<Integer> uniqueList, int permutationSize, List<Integer> permutation, boolean only) {
    if (permutation == null) {
        assert 0 < permutationSize && permutationSize <= uniqueList.size();
        permutation = new ArrayList<>(permutationSize);
        if (!only) {
            System.out.println(Arrays.toString(permutation.toArray()));
        }
    }
    for (int i : uniqueList) {
        if (permutation.contains(i)) {
            continue;
        }
        permutation.add(i);
        if (!only) {
            System.out.println(Arrays.toString(permutation.toArray()));
        } else if (permutation.size() == permutationSize) {
            System.out.println(Arrays.toString(permutation.toArray()));
        }
        if (permutation.size() < permutationSize) {
            my_permutationOf(uniqueList, permutationSize, permutation, only);
        }
        permutation.remove(permutation.size() - 1);
    }
}

например.

public static void main(String[] args) throws Exception { 
    my_permutationOf(new ArrayList<Integer>() {
        {
            add(1);
            add(2);
            add(3);

        }
    }, 3, null, true);
}

вывод:

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

Answer 4

Я думал о написании кода для получения перестановок любого заданного целого числа любого размера, т.е., предоставляя число 4567, мы получаем все возможные перестановки до 7654 ... Так что я работал над этим и нашел алгоритм и, наконец, реализовал это, вот код, написанный на «с». Вы можете просто скопировать его и запустить на любом компиляторе с открытым исходным кодом. Но некоторые недостатки ждут отладки. Пожалуйста, оцените.

Код:

#include <stdio.h>
#include <conio.h>
#include <malloc.h>

                //PROTOTYPES

int fact(int);                  //For finding the factorial
void swap(int*,int*);           //Swapping 2 given numbers
void sort(int*,int);            //Sorting the list from the specified path
int imax(int*,int,int);         //Finding the value of imax
int jsmall(int*,int);           //Gives position of element greater than ith but smaller than rest (ahead of imax)
void perm();                    //All the important tasks are done in this function


int n;                         //Global variable for input OR number of digits

void main()
{
int c=0;

printf("Enter the number : ");
scanf("%d",&c);
perm(c);
getch();
}

void perm(int c){
int *p;                     //Pointer for allocating separate memory to every single entered digit like arrays
int i, d;               
int sum=0;
int j, k;
long f;

n = 0;

while(c != 0)               //this one is for calculating the number of digits in the entered number
{
    sum = (sum * 10) + (c % 10);
    n++;                            //as i told at the start of loop
    c = c / 10;
}

f = fact(n);                        //It gives the factorial value of any number

p = (int*) malloc(n*sizeof(int));                //Dynamically allocation of array of n elements

for(i=0; sum != 0 ; i++)
{
    *(p+i) = sum % 10;                               //Giving values in dynamic array like 1234....n separately
    sum = sum / 10;
}

sort(p,-1);                                         //For sorting the dynamic array "p"

for(c=0 ; c<f/2 ; c++) {                        //Most important loop which prints 2 numbers per loop, so it goes upto 1/2 of fact(n)

    for(k=0 ; k<n ; k++)
        printf("%d",p[k]);                       //Loop for printing one of permutations
    printf("\n");

    i = d = 0;
    i = imax(p,i,d);                            //provides the max i as per algo (i am restricted to this only)
    j = i;
    j = jsmall(p,j);                            //provides smallest i val as per algo
    swap(&p[i],&p[j]);

    for(k=0 ; k<n ; k++)
        printf("%d",p[k]);
    printf("\n");

    i = d = 0;
    i = imax(p,i,d);
    j = i;
    j = jsmall(p,j);
    swap(&p[i],&p[j]);

    sort(p,i);
}
free(p);                                        //Deallocating memory
}

int fact (int a)
{
long f=1;
while(a!=0)
{
    f = f*a;
    a--;
}
return f;
}


void swap(int *p1,int *p2)
{
int temp;
temp = *p1;
*p1 = *p2;
*p2 = temp;
return;
}


void sort(int*p,int t)
{
int i,temp,j;
for(i=t+1 ; i<n-1 ; i++)
{
    for(j=i+1 ; j<n ; j++)
    {
        if(*(p+i) > *(p+j))
        {
            temp = *(p+i);
            *(p+i) = *(p+j);
            *(p+j) = temp;
        }
    }
}
}


int imax(int *p, int i , int d)
{
    while(i<n-1 && d<n-1)
{
    if(*(p+d) < *(p+d+1))
    {   
        i = d;
        d++;
    }
    else
        d++;
}
return i;
}


int jsmall(int *p, int j)
{
int i,small = 32767,k = j;
for (i=j+1 ; i<n ; i++)
{
    if (p[i]<small && p[i]>p[k])
    {     
       small = p[i];
       j = i;
    }
}
return j;
}

Answer 5

Вот код на Python для печати всех возможных перестановок списка:

def next_perm(arr):
    # Find non-increasing suffix
    i = len(arr) - 1
    while i > 0 and arr[i - 1] >= arr[i]:
        i -= 1
    if i <= 0:
        return False

    # Find successor to pivot
    j = len(arr) - 1
    while arr[j] <= arr[i - 1]:
        j -= 1
    arr[i - 1], arr[j] = arr[j], arr[i - 1]

    # Reverse suffix
    arr[i : ] = arr[len(arr) - 1 : i - 1 : -1]
    print arr
    return True

def all_perm(arr):
    a = next_perm(arr)
    while a:
        a = next_perm(arr)
    arr = raw_input()
    arr.split(' ')
    arr = map(int, arr)
    arr.sort()
    print arr
    all_perm(arr)

Я использовал алгоритм лексикографического порядка для получения всех возможных перестановок, но рекурсивный алгоритм более эффективен. Вы можете найти код для рекурсивного алгоритма здесь: рекурсивные перестановки Python

Answer 6

Я написал это рекурсивное решение в ANSI C. Каждое выполнение функции Permutate обеспечивает одну различную перестановку, пока все не будут завершены.Глобальные переменные также могут использоваться для переменных факт и количество.

#include <stdio.h>
#define SIZE 4

void Rotate(int vec[], int size)
{
    int i, j, first;

    first = vec[0];
    for(j = 0, i = 1; i < size; i++, j++)
    {
        vec[j] = vec[i];
    }
    vec[j] = first;
}

int Permutate(int *start, int size, int *count)
{
    static int fact;

    if(size > 1)
    {
        if(Permutate(start + 1, size - 1, count))
        {
            Rotate(start, size);
        }
        fact *= size;
    }
    else
    {
        (*count)++;
        fact = 1;
    }

    return !(*count % fact);
}

void Show(int vec[], int size)
{
    int i;

    printf("%d", vec[0]);
    for(i = 1; i < size; i++)
    {
        printf(" %d", vec[i]);
    }
    putchar('\n');
}

int main()
{
    int vec[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6 }; /* Only the first SIZE items will be permutated */
    int count = 0;

    do
    {
        Show(vec, SIZE);
    } while(!Permutate(vec, SIZE, &count));

    putchar('\n');
    Show(vec, SIZE);
    printf("\nCount: %d\n\n", count);

    return 0;
}

Answer 7

Вот игрушечный метод Ruby, который работает как #permutation.to_a, который может быть более разборчивым для сумасшедших людей. Это медленно, но и 5 строк.

def permute(ary)
  return [ary] if ary.size <= 1
  ary.collect_concat.with_index do |e, i|
    rest = ary.dup.tap {|a| a.delete_at(i) }
    permute(rest).collect {|a| a.unshift(e) }
  end
end

Answer 8

это Java-версия для перестановки

public class Permutation {

    static void permute(String str) {
        permute(str.toCharArray(), 0, str.length());
    }

    static void permute(char [] str, int low, int high) {
        if (low == high) {
            System.out.println(str);
            return;
        }

        for (int i=low; i<high; i++) {
            swap(str, i, low);
            permute(str, low+1, high);
            swap(str, low, i);
        }

    }

    static void swap(char [] array, int i, int j) {
        char t = array[i];
        array[i] = array[j];
        array[j] = t;
    }
}

Answer 9

Вот реализация для ColdFusion (требуется CF10 из-за аргумента слияния для ArrayAppend ()):

public array function permutateArray(arr){

    if (not isArray(arguments.arr) ) {
        return ['The ARR argument passed to the permutateArray function is not of type array.'];    
    }

    var len = arrayLen(arguments.arr);
    var perms = [];
    var rest = [];
    var restPerms = [];
    var rpLen = 0;
    var next = [];

    //for one or less item there is only one permutation 
    if (len <= 1) {
        return arguments.arr;
    }

    for (var i=1; i <= len; i++) {
        // copy the original array so as not to change it and then remove the picked (current) element
        rest = arraySlice(arguments.arr, 1);
        arrayDeleteAt(rest, i);

         // recursively get the permutation of the rest of the elements
         restPerms = permutateArray(rest);
         rpLen = arrayLen(restPerms);

        // Now concat each permutation to the current (picked) array, and append the concatenated array to the end result
        for (var j=1; j <= rpLen; j++) {
            // for each array returned, we need to make a fresh copy of the picked(current) element array so as to not change the original array
            next = arraySlice(arguments.arr, i, 1);
            arrayAppend(next, restPerms[j], true);
            arrayAppend(perms, next);
        }
     }

    return perms;
}

Основано на решении JS от KhanSharp.

Answer 10

В Скале

    def permutazione(n: List[Int]): List[List[Int]] = permutationeAcc(n, Nil)



def permutationeAcc(n: List[Int], acc: List[Int]): List[List[Int]] = {

    var result: List[List[Int]] = Nil
    for (i ← n if (!(acc contains (i))))
        if (acc.size == n.size-1)
            result = (i :: acc) :: result
        else
            result = result ::: permutationeAcc(n, i :: acc)
    result
}