前面我们介绍了全排列的非递归算法,现在我再来写一下全排列的递归算法:
这两种算法的算法思路并不相同。递归算法的思路比较接近于我们现实生活中的思路。
1.试想,我们只有两个数字:12.要对它进行全排列,第一种方式就是12本身,第二种,将12交换,变为21即可。这提示了我们一种交换的思路。
2.但这概括的并不全面。试想,我们要对123进行全排列。我们可以采用将1固定,“23”进行全排列,将“2”固定,对“13”进行全排列。将“3”固定,对“12”进行全排列。
这其实就是首部为”1“,然后是“2”,然后是“3”,不就是第二位后边的数依次和第一位进行交换么?这是典型的递归的思路。
3.但是,这样也不全面,我们每次交换要将排列恢复成为原始的“123”,因为这个算法求排列的时候,前后并没有依赖性,其参考物只有“123”这个原始的第一个排列。否则,如果我们不恢复的话,就会出现,虽然数量与正确解法相同,但是会有重复的排列的现象。
这样,我们不难写出代码:
- #include <iostream>
- using namespace std;
- int total = 0;
- //交换函数
- void swapArray(int &a,int &b)
- {
- int temp;
- temp = a;
- a = b;
- b = temp;
- }
- //递归函数
- void fullPermutation(int * fullArray,int start,int end,int number){
- //这里,既可以是">=",也可以是">",,应该也可以是"=="
- if(start>=end){
- for(int i=0;i<number;i++){
- cout<<fullArray[i];
- }
- cout<<endl;
- total++;
- }
- else{
- for(int i=start;i<=end;i++){
- swapArray(fullArray[start],fullArray[i]);//交换
- fullPermutation(fullArray,start+1,end,number);
- swapArray(fullArray[start],fullArray[i]);//注意恢复原样
- }
- }
- }
- int main()
- {
- int number;//全排列的长度
- cout<<"Number:"<<endl;
- cin>>number;
- int * fullArray = new int[number];//动态生成全排列的数组
- //初始化
- for (int i=0;i<number;i++)
- {
- fullArray[i] = i+1;
- }
- fullPermutation(fullArray,0,number-1,number);
- cout<<"Total = "<<total;
- return 0;
- }
全排列在很多程序都有应用,是一个很常见的算法,常规的算法是一种递归的算法,这种算法的得到基于以下的分析思路。 给定一个具有n个元素的集合(n>=1),要求输出这个集合中元素的所有可能的排列。
一、递归实现
例如,如果集合是{a,b,c},那么这个集合中元素的所有排列是{(a,b,c),(a,c,b),(b,a,c),(b,c,a),(c,a,b),(c,b,a)},显然,给定n个元素共有n!种不同的排列,如果给定集合是{a,b,c,d},可以用下面给出的简单算法产生其所有排列,即集合(a,b,c,d)的所有排列有下面的排列组成:
(1)以a开头后面跟着(b,c,d)的排列
(2)以b开头后面跟着(a,c,d)的排列
(3)以c开头后面跟着(a,b,d)的排列
(4)以d开头后面跟着(a,b,c)的排列,这显然是一种递归的思路,于是我们得到了以下的实现:
- #include "iostream"
- using namespace std;
- void permutation(char* a,int k,int m)
- {
- int i,j;
- if(k == m)
- {
- for(i=0;i<=m;i++)
- cout<<a[i];
- cout<<endl;
- }
- else
- {
- for(j=k;j<=m;j++)
- {
- swap(a[j],a[k]);
- permutation(a,k+1,m);
- swap(a[j],a[k]);
- }
- }
- }
- int main(void)
- {
- char a[] = "abc";
- cout<<a<<"所有全排列的结果为:"<<endl;
- permutation(a,0,2);
- system("pause");
- return 0;
- }
二、STL实现
有时候递归的效率使得我们不得不考虑除此之外的其他实现,很多把递归算法转换到非递归形式的算法是比较难的,这个时候我们不要忘记了标准模板库已经实现的那些算法,这让我们非常轻松。STL有一个函数next_permutation(),它的作用是如果对于一个序列,存在按照字典排序后这个排列的下一个排列,那么就返回true且产生这个排列,否则返回false。注意,为了产生全排列,这个序列要是有序的,也就是说要调用一次sort。实现很简单,我们看一下代码:
- #include "iostream"
- #include "algorithm"
- using namespace std;
- void permutation(char* str,int length)
- {
- sort(str,str+length);
- do
- {
- for(int i=0;i<length;i++)
- cout<<str[i];
- cout<<endl;
- }while(next_permutation(str,str+length));
- }
- int main(void)
- {
- char str[] = "acb";
- cout<<str<<"所有全排列的结果为:"<<endl;
- permutation(str,3);
- system("pause");
- return 0;
- }
三、有一定约束条件的全排列
对数1,2,3,4,5要实现全排序。要求4必须在3的左边,其它的数位置随意。
思路:首先使用上面的2种方法之一实现全排列,然后对全排列进行筛选,筛选出4在3左边的排列。
- #include "iostream"
- #include "algorithm"
- using namespace std;
- void permutation(int* a,int length)
- {
- int i,flag;
- sort(a,a+length);
- do
- {
- for(i=0;i<length;i++)
- {
- if(a[i]==3)
- flag=1;
- else if(a[i]==4) //如果3在4的左边,执行完代码,flag就是2
- flag=2;
- }
- if(flag==1) //如果4在3的左边,执行完代码,flag就是1
- {
- for(i=0;i<length;i++)
- cout<<a[i];
- cout<<endl;
- }
- }while(next_permutation(a,a+length));
- }
- int main(void)
- {
- int i,a[5];
- for(i=0;i<5;i++)
- a[i]=i+1;
- printf("%d以内所有4在3左边的全排列结果为: ",i);
- permutation(a,5);
- system("pause");
- return 0;
- }
(转)