• 康托和逆康托展开(转)


    1.康托展开的解释


    康托展开就是一种特殊的哈希函数

      把一个整数X展开成如下形式:

      X=a[n]*n!+a[n-1]*(n-1)!+...+a[2]*2!+a[1]*1!

      其中,a为整数,并且0<=a<i,i=1,2,..,n

      {1,2,3,4,...,n}表示1,2,3,...,n的排列如 {1,2,3} 按从小到大排列一共6个。123 132 213 231 312 321 。

      代表的数字 1 2 3 4 5 6 也就是把10进制数与一个排列对应起来。

      他们间的对应关系可由康托展开来找到。

      如我想知道321是{1,2,3}中第几个大的数可以这样考虑 :

      第一位是3,当第一位的数小于3时,那排列数小于321 如 123、 213 ,小于3的数有1、2 。所以有2*2!个。再看小于第二位2的:小于2的数只有一个就是1 ,所以有1*1!=1 所以小于321的{1,2,3}排列数有2*2!+1*1!=5个
    。所以321是第6个大的数。 2*2!+1*1!是康托展开。

      再举个例子:1324是{1,2,3,4}排列数中第几个大的数:第一位是1小于1的数没有,是0个 0*3! 第二位是3小于3的数有1和2,但1已经在第一位了,所以只有一个数2 1*2! 。第三位是2小于2的数是1,但1在第一位,所以
    有0个数 0*1! ,所以比1324小的排列有0*3!+1*2!+0*1!=2个,1324是第三个大数。


      康托展开的代码(C语言):
      

    //参数int s[]为待展开之数的各位数字,如需展开2134,则s[4]={2,1,3,4}.
    int fac[]= {1,1,2,6,24,120,720,5040,40320,362880}; //...
    long cantor(int s[],int n){
        int i,j,temp,num;
        num=0;
        for(i=1;i<n;i++){//n为位数
            temp=0;
            for(int j=i+1;j<=n;j++){
                if(s[j]<s[i])temp++; 
            }
            num+=fac[n-i]*temp;
        }
        return num+1;
    }

    康托展开的逆运算
      例 {1,2,3,4,5}的全排列,并且已经从小到大排序完毕

      (1)找出第96个数

      首先用96-1得到95

      用95去除4! 得到3余23

      用23去除3! 得到3余5

      用5去除2!得到2余1

      用1去除1!得到1余0有3个数比它小的数是4

      所以第一位是4

      有3个数比它小的数是4但4已经在之前出现过了所以是5(因为4在之前出现过了所以实际比5小的数是3个)

      有2个数比它小的数是3

      有1个数比它小的数是2

      最后一个数只能是1

      所以这个数是45321

      (2)找出第16个数

      首先用16-1得到15

      用15去除4!得到0余15

      用15去除3!得到2余3

      用3去除2!得到1余1

      用1去除1!得到1余0

      有0个数比它小的数是1

      有2个数比它小的数是3 但由于1已经在之前出现过了所以是4(因为1在之前出现过了所以实际比4小的数是2)

      有1个数比它小的数是2 但由于1已经在之前出现过了所以是3(因为1在之前出现过了所以实际比3小的数是1)

      有1个数比它小得数是2 但由于1,3,4已经在之前出现过了所以是5(因为1,3,4在之前出现过了所以实际比5小的数是1)

      最后一个数只能是2

      所以这个数是14352

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