全排列算法及实现

               

        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+1printf("%d以内所有4在3左边的全排列结果为:\n",i); permutation(a,5); system("pause"); return 0;}

           

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