• 康托展开&逆展开算法笔记


    康托展开(有关全排列)
    康托展开:已知一个排列,求这个排列在全排列中是第几个
    康托展开逆运算:已知在全排列中排第几,求这个排列

    定义:
    X=an(n-1)!+an-1(n-2)!+...+ai(i-1)!+...+a21!+a1*0!

    ai为整数,并且0<=ai<i(1<=i<=n)

    简单点说就是,判断这个数在其各个数字全排列中从小到大排第几位。

    比如 1 3 2,在1、2、3的全排列中排第2位。

    康托展开有啥用呢?


    维基:n位(0~n-1)全排列后,其康托展开唯一且最大约为n!,因此可以由更小的空间来储存这些排列。由公式可将X逆推出对应的全排列。
    它可以应用于哈希表中空间压缩,而且在搜索某些类型题时,将VIS数组量压缩。比如:八数码,魔板等题

    康托展开的大小即为在此排列前存在的排列的个数
    比如 2 1 4 3 这个数,求其展开:

    从头判断,至尾结束,

    ① 比 2(第一位数)小的数有多少个->1个 就是1,1*3!

    ② 比 1(第二位数)小的数有多少个->0个 0*2!

    ③ 比 4(第三位数)小的数有多少个->3个 就是1,2,3,但是1,2之前已经出现,所以是 1*1!

    将所有乘积相加=7

    比该数小的数有7个,所以该数排第8的位置。

    1234 1243 1324 1342 1423 1432
    2134 2143 2314 2341 2413 2431
    3124 3142 3214 3241 3412 3421
    4123 4132 4213 4231 4312 4321

    //康托展开  
    LL Work(char str[])  
    {  
        int len = strlen(str);  
        LL ans = 0;  
        for(int i=0; i<len; i++)  
        {  
            int tmp = 0;  
            for(int j=i+1; j<len; j++)  
                if(str[j] < str[i]) tmp++;  
            ans += tmp * f[len-i-1];  //f[]为阶乘  
        }  
        return ans;  //返回该字符串是全排列中第几大,从1开始  
    }
    

    逆运算的方法:

    假设求4位数中第19个位置的数字。

    ① 19减去1 → 18

    ② 18 对 3! 作除法 → 得3余0

    ③ 0对 2! 作除法 → 得0余0

    ④ 0对 1! 作除法 → 得0余0

    据上面的可知:

    我们第一位数(最左面的数),比第一位数小的数有3个,显然 第一位数为→ 4

    比第二位数小的数字有0个,所以 第二位数为→1

    比第三位数小的数字有0个,因为1已经用过,所以第三位数为→2

    第四位数剩下 3

    该数字为 4123 (正解)

    //康托逆展开
    void reverse_contor(int x){
        memset(vis,0,sizeof vis);
        x--;
        int j;
        for(int i=1;i<=n;i++){
            int t=x/fac[n-i];
            for(j=1;j<=n;j++){
                if(!vis[j]){
                    if(!t) break;
                    t--;
                }
            }
            printf("%d ",j);
            vis[j]=1;
            x%=fac[n-i];
        }
        puts("");
    }
    

    【康托展开例题】
    CSU-1828

    #include<cstdio>
    #include<string>
    #include<cstdlib>
    #include<cmath>
    #include<iostream>
    #include<cstring>
    #include<set>
    #include<queue>
    #include<algorithm>
    #include<vector>
    #include<map>
    #include<cctype>
    #include<stack>
    #include<sstream>
    #include<list>
    #include<assert.h>
    #include<bitset>
    #include<numeric>
    #define debug() puts("++++")
    #define gcd(a,b) __gcd(a,b)
    #define lson l,m,rt<<1
    #define rson m+1,r,rt<<1|1
    #define fi first
    #define se second
    #define pb push_back
    #define sqr(x) ((x)*(x))
    #define ms(a,b) memset(a,b,sizeof(a))
    #define sz size()
    #define be begin()
    #define mp make_pair
    #define pu push_up
    #define pd push_down
    #define cl clear()
    #define lowbit(x) -x&x
    #define all 1,n,1
    #define rep(i,x,n) for(int i=(x); i<(n); i++)
    #define reps(i,x,n) for(int i=(x); i<=(n); i++)
    #define sf scanf
    #define pf printf
    #define in freopen("in.in","r",stdin)
    #define out freopen("out.out","w",stdout)
    using namespace std;
    typedef long long ll;
    typedef unsigned long long ULL;
    typedef pair<int,int> P;
    const ULL base = 100000007;//33951943
    const int INF = 0x3f3f3f3f;
    const ll LNF = 9997;
    const int maxn = 1e5+50;
    const int maxm = 1e5 + 10;
    const double PI = acos(-1.0);
    const double eps = 1e-8;
    const int dx[] = {-1,1,0,0,1,1,-1,-1};
    const int dy[] = {0,0,1,-1,1,-1,1,-1};
    int dir[4][2] = {{0,1},{0,-1},{-1,0},{1,0}};
    const int mon[] = {0, 31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31};
    const int monn[] = {0, 31, 29, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31};
    ll fac[11];
    char s[10];
    int n,m,p;
    int main()
    {
    	int T;
    	fac[1]=1;
    	rep(i,2,10) fac[i]=fac[i-1]*i;
    	sf("%d",&T);
    	while(T--)
        {
            sf("%s",s);
            ll res=0;
            rep(i,0,9)
            {
                ll tmp=0;
                rep(j,i+1,9)
                {
                    if(s[j]<s[i]) tmp++;
                }
                res+=tmp*fac[9-i-1];
            }
            pf("%lld
    ",res+1);
        }
    	return 0;
    }
    /*
    【题意】
    
    【类型】
    
    【分析】
    
    【时间复杂度&&优化】
    
    【trick】
    
    【数据】
    
    */
    
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