#include <iostream>
#include <string>
#include <math.h>
#include <vector>
#include <algorithm>


using namespace std;

//method1
bool flag[5] ;
int arr[5] = {1,2,3,4,5};
int len = sizeof(arr)/sizeof(int);
void Comb(int n,int count);
//

//method2
void Comb2(int n,int count);
vector<int> result;

//method3:

void Comb3(int n,int count);
int GetCombCount(int n,int m);

//3
void  GetCharComb();

//4
int data[3] = {1,2,3};
int data1[3] = {4,2,3};
void permutation(int *a,int len);

void stl_permutaton(int *a,int len);

//求全冪集  可以依次取Comb(4,1) Comb(4,2)  Comb(4,5) + 空集



//5
int num = 0;
void permutation(int array[], int begin, int end);



int main()
{
	
	vector<char> result;

	for(int i = 0;i<5;i++)
		flag[i] = false;
	cout << "---遞迴組合1（根據標誌位列印每一個組合）----" << endl;
	Comb(4,3);
	cout << "---遞迴組合2（儲存每一個組合到容器中）---" << endl;
	Comb2(4,1);
	
	cout << "---非遞迴組合---" << endl;
	Comb3(5,3);

	cout << "---字串所有組合（冪集除去空串）----" << endl;
	GetCharComb();

	cout << "---非遞迴排列---" << endl;
	permutation(data,3);

	cout << "----STL全排列--" << endl;
	stl_permutaton(data1,3);

	cout <<"--遞迴排列----" <<  endl;
	 int a[3] = { 2, 3, 4};
    permutation(a, 0, sizeof(a) / sizeof(int) - 1);

	return 0;
}


void Comb(int n,int count)
{
	if(count == 0)
	{
		//simiar with select   using vector storage selected data will be  similar with epoll 
		for(int i = 0;i<len;i++)
			if(flag[i] == true)
				cout << arr[i] << " ";
		cout << endl;
		return;//-  exit condition 1--（遞迴結束條件1）
	}
	if(n<0)//  exit condition 2   --（遞迴結束條件2）
		return;
	flag[n] = true;
	Comb(n-1,count-1);
	flag[n] = false;
	Comb(n-1,count);
}

void Comb2(int n,int count)
{
	if(count == 0)
	{
		//每次遞迴結束 求得的一個組合 ，
		vector<int>::iterator it;
		for(it = result.begin();it < result.end();it++)//
			cout << *it << " ";
		cout << endl;
		return;
	}
	if(n<0)
		return;
	result.push_back(arr[n]);
	Comb2(n-1,count-1);
	result.pop_back();
	Comb2(n-1,count);

}



/*
用一個數組，模擬2進位制加法器，某一個為1，則取對應的字元，若為0則不取，就能夠實現字元組合。也可以不用陣列。設有n個字元。
int num 從 1 自增到 2^n -1, 將num右移i位，跟1做按位&操作，即可判斷第i個字元取還是不取。
001 010 011 100 101 110 111
c    b    bc  a  ac  ab abc


//還存在的問題的是符陣列的長度<32的話這個辦法還是很不錯的，如果>32就需要原始方法了。


*/
void  GetCharComb()  
{//求冪集
	//string str= "aabc";
	string str = "abc";
	int N = str.size();
	int num  = pow(2.0,N) ;// (2.0   N)
	for(int i=1;i<num;i++)//num = [1-7]
	{
		for(int j=0;j<N;j++)
		{
			if((i>>j)&1)//tips ----:檢測為1的bit位
				cout<<str[j];//----str[j]  則先為a
		}
		cout<<endl;
	}

}


/*
字典序變化（1234---->  4321）
1.從最右邊開始比較兩兩相鄰的元素，直至找到右邊比左邊大的一對，左邊那個
2.就是將要被替換的，再從最右邊開始找比這個元素大的第一個，交換他們兩個
3.交換之後，翻轉交換元素的後面的所有元素
*/



void permutation(int *a,int len)
{
	int i,j;
	int tmp;
	int num = 6;//1*2*3
	copy(arr,arr+len,ostream_iterator<int,char>(cout," "));
	cout << endl;
	for(i=len-1;i>0;i--)
	{
		if(a[i] > a[i-1])// i-1  【1】
		{
			for(j = len-1;j>=0;j--)
				if(a[j] > a[i-1])//【2】
				{
					tmp = a[i-1];
					a[i-1] = a[j];
					a[j] = tmp;

					//【3】
					int m = i,n = len-1;
					while(m<=n)
					{
						tmp = a[m];
						a[m] = a[n];
						a[n] = tmp;
						m++;
						n--;
					}

					break;
				}
			i = len;//begin again
			copy(a,a+len,ostream_iterator<int,char>(cout," "));
			cout << endl;
		}
	}
}

void stl_permutaton(int *a,int len)
{//字典序的第一個序列必須遞增
	sort(a,a+len);
	do
	{
		copy(a,a+len,ostream_iterator<int,char>(cout," "));
		cout << endl;
	}while(next_permutation(a,a+len));
}




/*
思路：
（A、B、C、D）的全排列為
1、A後面跟（B、C、D）的全排列
2、B後面跟（A、C、D）的全排列
3、C後面跟（A、B、D）的全排列
4、D後面跟（A、B、C）的全排列
而對1中的（B、C、D）照樣可以按照上面的形式進行分解。



*/
void permutation(int array[], int begin, int end)
{
    int i;

    if(begin == end){//遞迴退出條件  處理最後一個元素了
		num ++;
		//cout << end << endl;
        for(i = 0; i <= end; ++i){
            cout<<array[i]<<" ";
        }
        cout<<endl;
        return;
    } else {
        //for迴圈遍歷該排列中第一個位置的所有可能情況
        for(i = begin; i <= end; ++i) {
            swap(array[i], array[begin]);
            permutation(array, begin + 1, end);
            swap(array[i], array[begin]);//還原陣列  繼續下一次遍歷
        }
    }
}


//Non-Recursive method to get combination
void Comb3(int n,int count)
{/*
遞減最小變化：
從右往左找第一對10交換，表示我想把數變小
但我我希望減小的最少，則交換點後面的數要儘量大，所以把1全部移到交換點後的高位
11100
11010
11001
10110
10101
10011
01110
01101
01011
00111
 */
	//int bit[5] = {1,1,1,0,0};//initial bit array
	int *bit = new int[n];
	for(int k = 0;k<n;k++)
	{
		if(k<count)
			bit[k] = 1;
		else
			bit[k] = 0;
	}

	int i,j,beg,end;
	int len = sizeof(arr)/sizeof(int);
	int N = GetCombCount(n,count);   //C(n,count)  C(5,3)

	for(i = 0;i<len;i++)
		if(bit[i] == 1)
			cout << arr[i];


	cout << endl;
	for(j = 1;j<=N-1;j++)
	{


	for(i = len-1;i>0;i--)
	{
		if(bit[i] == 0 && bit[i-1] == 1)
		{
			swap(bit[i],bit[i-1]);
		
		//from index: [i to len-1] , make all bit 1 in the right
		beg = i;
		end = len - 1;
		while(1)
		{
			while(bit[beg] == 1)
			{
				beg ++;
				if(beg >= len)
					break;
			}
			while(bit[end] == 0)
			{
				end --;
				if(end <i)
					break;
			}

			if(beg < end)
				swap(bit[beg],bit[end]);
			else
				break;

		}//end of "while"
		break;
		}//end of "if"

	//	copy(bit,bit+5,ostream_iterator<int,char>(cout," "));
	//	cout <<endl;

	}

	for(i = 0;i<len;i++)
		if(bit[i] == 1)
			cout << arr[i];
	cout << endl;

	}

}

int GetCombCount(int n,int m)
{
	int i;
	int a,b,c,s;// s = a/(b*c)
	a = b = c =1;
	for(i = 1;i<=n;i++)
		a*=i;
	for(i = 1;i<=m;i++)
		b*=i;
	for(i = 1;i<=n-m;i++)
		c*=i;
	s = a/(b*c);
	return s;
}