遞迴解決全排列生成演算法
阿新 • • 發佈:2018-11-10
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排列:從n個元素中任取m個元素,並按照一定的順序進行排列,稱為排列; 全排列:當n==m時,稱為全排列;比如:集合{ 1,2,3}的全排列為: { 1 2 3} { 1 3 2 } { 2 1 3 } { 2 3 1 } { 3 2 1 } { 3 1 2 }
方法一:
我們可以將這個排列問題畫成圖形表示,即排列列舉樹,比如下圖為{1,2,3}的排列列舉樹,此樹和我們這裡介紹的演算法完全一致;
演算法思路: (1)n個元素的全排列=(n-1個元素的全排列)+(另一個元素作為字首); (2)出口:如果只有一個元素的全排列,則說明已經排完,則輸出陣列; (3)不斷將每個元素放作第一個元素,然後將這個元素作為字首,並將其餘元素繼續全排列,等到出口,出口出去後還需要還原陣列;
public class Test { public static int arr[] = new int[]{1,2,3}; public static void main(String[] args) { perm(arr,0,arr.length-1); } private static void swap(int i1, int i2) { int temp = arr[i2]; arr[i2] = arr[i1]; arr[i1] = temp; } /** * 對arr陣列中的begin~end進行全排列 * * 比如: * arr = {1,2,3} * 第一步:執行 perm({1,2,3},0,2),begin=0,end=2; * j=0,因此執行perm({1,2,3},1,2),begin=1,end=2; * j=1,swap(arr,0,0)-->arr={1,2,3}, perm({1,2,3},2,2),begin=2,end=2; * 因為begin==end,因此輸出陣列{1,2,3} * swap(arr,1,1) --> arr={1,2,3}; * j=2,swap(arr,1,2)-->arr={1,3,2}, perm({1,3,2},2,2),begin=2,end=2; * 因為begin==end,因此輸出陣列{1,3,2} * swap(arr,2,1) --> arr={1,2,3}; * j=1,swap(arr,0,1) --> arr={2,1,3}, perm({2,1,3},1,2),begin=1,end=2; * j=1,swap(arr,1,1)-->arr={2,1,3} perm({2,1,3},2,2),begin=2,end=2; * 因為begin==end,因此輸出陣列{2,1,3} * swap(arr,1,1)--> arr={2,1,3}; * j=2,swap(arr,1,2)後 arr={2,3,1},並執行perm({2,3,1},2,2),begin=2,end=2; * 因為begin==end,因此輸出陣列{2,3,1} * swap(arr,2,1) --> arr={2,1,3}; * swap(arr,1,0) --> arr={1,2,3} * j=2,swap(arr,2,0) --> arr={3,2,1},執行perm({3,2,1},1,2),begin=1,end=2; * j=1,swap(arr,1,1) --> arr={3,2,1} , perm({3,2,1},2,2),begin=2,end=2; * 因為begin==end,因此輸出陣列{3,2,1} * swap(arr,1,1) --> arr={3,2,1}; * j=2,swap(arr,2,1) --> arr={3,1,2},並執行perm({2,3,1},2,2),begin=2,end=2; * 因為begin==end,因此輸出陣列{3,1,2} * swap(arr,2,1) --> arr={3,2,1}; * swap(arr,0,2) --> arr={1,2,3} * * @param arr * @param begin * @param end */ public static void perm(int arr[], int begin,int end) { if(end==begin){ //一到遞迴的出口就輸出陣列,此陣列為全排列 for(int i=0;i<=end;i++){ System.out.print(arr[i]+" "); } System.out.println(); return; } else{ for(int j=begin;j<=end;j++){ swap(begin,j); //for迴圈將begin~end中的每個數放到begin位置中去 perm(arr,begin+1,end); //假設begin位置確定,那麼對begin+1~end中的數繼續遞迴 swap(begin,j); //換過去後再還原 } } }}
方法二:
public class Test2 { public static int arr[] = new int[]{0,0,0}; public static void main(String[] args) { perm(3); } /** * 陣列變化過程: * 3 0 0 * 3 2 0 * 3 2 1 * 3 2 0 * 3 0 0 * 3 0 2 * 3 1 2 * 3 0 2 * 3 0 0 * 0 0 0 * 0 3 0 * 2 3 0 * 2 3 1 * 2 3 0 * 0 3 0 * 0 3 2 * 1 3 2 * 0 3 2 * 0 3 0 * 0 0 0 * 0 0 3 * 2 0 3 * 2 1 3 * 2 0 3 * 0 0 3 * 0 2 3 * 1 2 3 * 0 2 3 * 0 0 3 * 0 0 0 * @param m */ private static void perm(int m) { if(m==0){ for(int i=0;i<arr.length;i++){ System.out.print(arr[i]+" "); } System.out.println(); return; } else{ for(int i=0;i<arr.length;i++){ if(arr[i]==0){ arr[i] = m; perm(m-1); arr[i] = 0; } } } }}
參考文獻: 1.全排列的遞迴演算法實現 李盤榮 2.全排列遞迴演算法在演算法教學中的重要性 吳素萍 3.排序演算法與全排列生成演算法研究 陳衛東, 鮑蘇蘇
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