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【原創】開源.NET排列組合元件KwCombinatorics使用(一)—組合生成

1.Combination類基本介紹

  Combination類是根據指定的物件列表,依次升序選擇非重複數字的組合序列,重複是什麼意思呢?就是指定序列中的元素不重複選擇2次。舉個例子:從 0,1,2,3這4個數中,取出3個元素組成序列,那麼共有這麼幾種組合方式:{0,1,2},{0,1,3},{0,2,3},{1,2,3}四種方式,這種情況下,每個組合中,元素只出現一次,否則的話可以重複,那麼就是這樣{0,0,0},{0,0,1}....
  Combination類的初始化和使用比較簡單,幾個主要的建構函式如下:

1 Combination()  //Make an empty Combination.  
2 Combination(Int32) //Make a new Combination from the supplied choices of all Picks of Rank 0. 3 Combination(Combination) //Make a copy of a Combination. 4 Combination(Int32, Int32) //Make a new Combination from the supplied choices and picks of Rank 0. 5 Combination(Int32, Int32[]) //Make a new Combination from the supplied elements.
6 Combination(Int32, Int32, Int64) //Make a new Combination from the supplied choices and picks of the supplied rank.

引數主要有下面幾個注意點:
choices:要選擇組合序列的個數
picks:可供選擇的數的個數,如果不提供實際的源資料source,預設就是從0開始的整數;
source:可以直接用初始化列表,而不是固定的從0開始
rank:這個屬性是我認為使用這個元件最強大的地方,因為是按照升序生成所有的組合序列, 而rank就是指定你要選擇的在整個組合序列中當前rank位置的組合序列。下面用幾個例子說明幾個主要方法的使用情況。

2.獲取所有N選K的組合列表

設從{0,1,2,3}4個元素中,每次取2個,所有的組合情況有哪些呢?直接上程式碼,比較容易看得懂:

1 var cn = new Combination (choices:4, picks:2);
2 
3 Console.WriteLine ("Choices={0}, Picks={1}:", cn.Choices, cn.Picks);
4 
5 foreach (var row in cn.GetRows())
6     Console.WriteLine ("Rank={0,2}:  {1}", row.Rank, row);

執行結果如下:

1 Choices=4, Picks=2:
2 Rank= 0:  { 0, 1 }
3 Rank= 1:  { 0, 2 }
4 Rank= 2:  { 0, 3 }
5 Rank= 3:  { 1, 2 }
6 Rank= 4:  { 1, 3 }
7 Rank= 5:  { 2, 3 }

   那有人問,如果想把選擇1-N的組合個數都取出來,怎麼辦?要迴圈選擇picks一一生成麼?那樣的話當然可以,但這個元件也直接提供了這個功能,看程式碼:

1 var cn = new Combination (choices:4, picks:3);
2 
3 Console.WriteLine ("Choices={0}, Picks={1}:", cn.Choices, cn.Picks);
4 
5 foreach (var row in cn.GetRowsForAllPicks())
6     Console.WriteLine ("Rank={0,2}:  {1}", row.Rank, row);

注意,這段程式碼特意改了2個地方:1個是pciks選3,而獲取的方法是GetRowsForAllPicks,不是簡單的GetRows。它的作用就是把所有pick的情況都包括了,看看結果:

 1 Choices=4, Picks=3:
 2 Rank= 0:  { 0 }
 3 Rank= 1:  { 1 }
 4 Rank= 2:  { 2 }
 5 Rank= 3:  { 3 }
 6 Rank= 0:  { 0, 1 }
 7 Rank= 1:  { 0, 2 }
 8 Rank= 2:  { 0, 3 }
 9 Rank= 3:  { 1, 2 }
10 Rank= 4:  { 1, 3 }
11 Rank= 5:  { 2, 3 }
12 Rank= 0:  { 0, 1, 2 }
13 Rank= 1:  { 0, 1, 3 }
14 Rank= 2:  { 0, 2, 3 }
15 Rank= 3:  { 1, 2, 3 }

3.任意物件列表的N選K組合

  上述例子很清楚的說明了N選K的組合情況。choices為數字,好辦,那如果是其他物件列表,要進行組合選擇,那該如何辦?建構函式也沒有直接用物件列表作為選擇源的啊?其實很簡單,其原理是:先獲取對應 物件列表 長度L,和要選擇物件個數的K 的組合物件Combination (L,K),然後和第2節中的GetRows一樣,迴圈,將每一個Combination的選擇作為模版,使用Permute方法將模版應用到物件列表中,選擇出對應位置的物件,進行組合。   為了簡單明瞭,上程式碼:
 1 //定義源資料列表
 2 String[] objs = new string[] {"A","B","C","D"};
 3 //初始化同樣長度的組合生成物件
 4 var cn = new Combination (choices:objs.Length, picks:2);
 5 
 6 Console.WriteLine ("Choices={0}, Picks={1}:", cn.Choices, cn.Picks);
 7 
 8 //迴圈每一個組合
 9 foreach (var row in cn.GetRows ())
10 {
11     Console.Write("Rank={0,2}: ", row.Rank);
12     //將組合對映到物件中,迴圈獲取組合的每一個物件
13     foreach (var thing in Combination.Permute (row, objs))
14         Console.Write (thing + " ");
15     Console.WriteLine ();
16 }

當然其他物件也類似,大家可以依次類推。

4.高階—獲取任意Rank位置的組合

  這個功能也是區別於個人手寫的最大亮點,所以一個成熟的功能元件是需要很多付出的,哪怕是一個小功能。關注和使用這個元件的時間超過4年,再次向作者表示感謝。可謂是麻雀雖小五臟俱全。前面已經介紹了,Rank就是相對與所有組合的一個順序號(升序),而上面介紹的都是通過IEnumerable來一次獲取所有組合,但如果只需要獲取指定位置的組合咋辦,看程式碼:

//初始化一個組合,從6個數中,選擇4個的所有組合中,取位置2的組合(從0開始)
var cn = new Combination (choices:6, picks:4, rank:2);
Console.WriteLine ("{0}  n={1}, k={2}, rank={3}\n", cn, cn.Choices, cn.Picks, cn.Rank);

//設定Rank為-1,預設取最後一個位置的組合
cn.Rank = -1;
string text = cn.ToString() + "  n=" + cn.Choices + ", k=" + cn.Picks + ", last=" + cn.Rank;
Console.WriteLine (text);

//將當前Rank+1,的組合
cn.Rank = cn.Rank + 1;
Console.WriteLine ("\n{0}  n={1}, k={2}, rank={3}", cn, cn.Choices, cn.Picks, cn.Rank);

結果如下,對比結果和程式碼,應該很容易理解:

1 { 0, 1, 2, 5 }  n=6, k=4, rank=2
2 
3 { 2, 3, 4, 5 }  n=6, k=4, last=14
4 
5 { 0, 1, 2, 3 }  n=6, k=4, rank=0

同樣,還可以通過Picks屬性來獲取每一個組合中所有的元素,如:

1 for (int i = 0; i < cn.Picks; ++i)
2      Console.WriteLine ("Element at {0} is {1}", i, cn[i]);

5.Multicombination類

  與Combination功能一樣,結構也一樣。只不過選擇是可以重複,Combination是不重複的。 程式碼都差不多,就不貼了,有興趣的朋友自己去試試看。

6.資源

  接下來的幾篇文章將繼續介紹該元件的其他功能。

  寫篇文章不容易,如果對您有幫助,順手點個【推薦】吧。

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