算法基础集训(第29天)------>DFS之排列数【DFS入门级算法,初学者必会】

一:概念定义

该题对于排列数的定义是对给定的数字n,将从1~n的数字进行全排列并输出

二:题目描述

给定一个整数 n,将数字 1∼n 排成一排,将会有很多种排列方法。

现在,请你按照字典序将所有的排列方法输出。

输入格式

共一行,包含一个整数 n

输出格式

按字典序输出所有排列方案,每个方案占一行

数据范围

1 ≤ n ≤ 7

输入样例

3

输出样例

1 2 3
1 3 2
2 1 3
2 3 1
3 1 2
3 2 1

三:思路分析

运算图例如图:

思路分析:

假设有 3 个空位,从前往后填数字,每次填一个位置,填的数字不能和前面一样。

最开始的时候,三个空位都是空的:__ __ __

首先填写第一个空位,第一个空位可以填 1,填写后为:1 __ __

填好第一个空位,填第二个空位,第二个空位可以填 2,填写后为:1 2 __

填好第二个空位,填第三个空位,第三个空位可以填 3,填写后为: 1 2 3

此时,空位填完,无法继续填数,所以这可以是一种方案,输出。

然后往后退一步,退到了状态:1 2 __ 。剩余第三个空位没有填数。第三个空位上除了填过的 3 ,没有其他数字可以填。

因此再往后退一步,退到了状态:1 __ __。第二个空位上除了填过的 2,还可以填 3。第二个空位上填写 3,填写后为:1 3 __

填好第二个空位,填第三个空位,第三个空位可以填 2,填写后为: 1 3 2

此时,空位填完,无法继续填数,所以这是一种方案,输出。

然后往后退一步,退到了状态:1 3 __ 。剩余第三个空位没有填数。第三个空位上除了填过的 2,没有其他数字可以填。

因此再往后退一步,退到了状态:1 __ __。第二个空位上除了填过的 2,3,没有其他数字可以填。

因此再往后退一步,退到了状态:__ __ __。第一个空位上除了填过的 1,还可以填 2。第一个空位上填写 2,填写后为:2 __ __

填好第一个空位,填第二个空位,第二个空位可以填 1,填写后为:2 1 __

填好第二个空位,填第三个空位,第三个空位可以填 3,填写后为:2 1 3

此时,空位填完,无法继续填数,所以这是一种方案,输出。

然后往后退一步,退到了状态:2 1 __ 。剩余第三个空位没有填数。第三个空位上除了填过的 3,没有其他数字可以填。

因此再往后退一步,退到了状态:2 __ __。第二个空位上除了填过的 1,还可以填 3。第二个空位上填写 3,填写后为:2 3 __

填好第二个空位,填第三个空位,第三个空位可以填 1,填写后为:2 3 1

此时,空位填完,无法继续填数,所以这是一种方案,输出。

然后往后退一步,退到了状态:2 3 __ 。剩余第三个空位没有填数。第三个空位上除了填过的 1,没有其他数字可以填。

因此再往后退一步,退到了状态:2 __ __。第二个空位上除了填过的 1,3,没有其他数字可以填。

因此再往后退一步,退到了状态:__ __ __。第一个空位上除了填过的 1,2,还可以填 3。第一个空位上填写 3,填写后为:3 __ __

填好第一个空位,填第二个空位,第二个空位可以填 1,填写后为:3 1 __

填好第二个空位,填第三个空位,第三个空位可以填 2,填写后为:3 1 2

此时,空位填完,无法继续填数,所以这是一种方案,输出。

然后往后退一步,退到了状态:3 1 __ 。剩余第三个空位没有填数。第三个空位上除了填过的 2,没有其他数字可以填。

因此再往后退一步,退到了状态:3 __ __。第二个空位上除了填过的 1,还可以填 2。第二个空位上填写 2,填写后为:3 2 __

填好第二个空位,填第三个空位,第三个空位可以填 1,填写后为:3 2 1

此时,空位填完,无法继续填数,所以这是一种方案,输出。

然后往后退一步,退到了状态:3 2 __ 。剩余第三个空位没有填数。第三个空位上除了填过的 1,2,没有其他数字可以填。

因此再往后退一步,退到了状态:3 __ __。第二个空位上除了填过的 1,2,没有其他数字可以填。

因此再往后退一步,退到了状态:__ __ __。第一个空位上除了填过的 1,2,3,没有其他数字可以填。

此时深度优先搜索结束,输出了所有的方案。


四:万年无误代码模板(含解析)

#include <iostream>
#include <cstring>
#include <algorithm>
using namespace std;

const int N=10;
int n;
int path[N];//一路走来的数字来个记录
bool st[N];//st是statement(声明、状态)的缩写,说明当前已经使用的数字
void dfs(int u)
    {//此处的u可以理解为现在已经操作了的位数
    if(u==n){//我已经实现的位数达到了n位,那么就可以根据path按序输出当前数字了
        for(int i=0;i<n;i++){
            printf("%d ",path[i]);
        }
        puts("");
        return;
    }
    for(int i=1;i<=n;i++){//走到这一步说明path还没有排满,此处循环是在找有没有数字还没有用过的
        if(!st[i]){//如果该数字没有用过
            path[u]=i;//将这个没有用过的数字拿来操作(入坑)
            //由于数组的特性,从0开始,那么应该填入第u位
            st[i]=true;//标明此数字已经使用过
            dfs(u+1);//已经操作了u位,下面需要操作第u+1位
            st[i]=false;//由于需要回溯,所以要恢复现场
        }
    }
}
int main(){
    cin>>n;//输入需要跑的位数
    dfs(0);//已经操作了0位
    return 0;
}
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