LeetCode-46-全排列

本文深入解析了全排列问题的两种核心算法实现:递归法与循环法。通过Python与Java代码示例,详细阐述了如何从给定序列生成所有可能的全排列组合,包括关键步骤与易错点。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >


题意描述:

给定一个没有重复数字的序列,返回其所有可能的全排列。


示例:

输入: [1,2,3]
输出:
[
  [1,2,3],
  [1,3,2],
  [2,1,3],
  [2,3,1],
  [3,1,2],
  [3,2,1]
]

解题思路:

Alice: 这道题和子集那道题应该是一样的,也是递归的解法。
Bob:我先找找找规律吧。
在这里插入图片描述
Alice: 就是这个意思,三个元素的全排列是在两个元素的全排列基础之上得到的,只需要将第三个元素插入到 两个元素的全排列的 “缝隙” 上就可以了。
Bob: 又是递归的解法,不过所有递归都可以改写成循环,写成循环应该会更快一点,不过可能没这么好理解。
Alice: 😎😎


代码:

Python 方法一: 递归。

class Solution:
    def permute(self, nums: List[int]) -> List[List[int]]: 
        return self.getAnswer(nums, [[]])

    def getAnswer(self, nums: List[int], ans: List[List[int]]) -> List[List[int]]:

        if len(nums) == 0:
            # 递归终止条件
            return ans
        else:
            tmp = []
            for x in ans:
                # 对于前面已有的排列
                for z in range(0, len(x)+1):
                    # 在每个可能的位置插入新的元素
                    innerTmp = []
                    innerTmp[:] = x[:]
                    innerTmp.insert(z, nums[0])
                    tmp.append(innerTmp)
            ans = tmp
            # 更新已有的排列
            nums.pop(0)
            return self.getAnswer(nums, ans)

Python 方法二: 循环。

class Solution:
    def permute(self, nums: List[int]) -> List[List[int]]:

        ans = [[]]
        for x in nums:
            # 每次向已有排列中插入一个元素
            tmpAns = []
            for previous in ans:
                # 对于 已有的 每一个排列
                tmp = []
                for index in range(0, len(previous)+1):
                    # 在 合适的位置插入元素
                    tmp[:] = previous[:]
                    # 硬拷贝 已有的 排列
                    tmp.insert(index, x)
                    tmpAns.append(tmp[:])
                    # 一定要硬拷贝
            ans = tmpAns
        return ans
        

Java 方法二: 循环,硬拷贝比较耗时哦,┓( ´∀` )┏。

class Solution {
    public List<List<Integer>> permute(int[] nums) {
        List<List<Integer>> ans    = new ArrayList();
        List<List<Integer>> tmpAns = new ArrayList();
        List<Integer> tmp = new ArrayList();
        ans.add(tmp);
        
        for(int i=0; i<nums.length; ++i){
            // 将每个元素 插入到 已有的排列中去
            for(int j=0; j<ans.size(); ++j){
                // 对于 已有的每个排列
                int endIndex = ans.get(j).size() + 1;
                for(int k=0; k<endIndex; ++k){
                    // 对于已有排列的每个位置
                    clone(ans.get(j), tmp);
                    tmp.add(k, nums[i]);
                    tmpAns.add(getCloned(tmp));
                }
            }
            ans.clear();
            clone2(tmpAns, ans);
            tmpAns.clear();
        }
        return ans;
        
    }
    public void clone(List<Integer>source, List<Integer>target){
        // 将一个ArrayList 克隆到另一个,深拷贝。
        target.clear();
        for(int i=0; i<source.size(); ++i){
            target.add(source.get(i));
        }
        return;
    }
    public List<Integer> getCloned(List<Integer>source){
        // 返回一个ArrayList 的深拷贝。
        List<Integer>tmp = new ArrayList();
        for(int i=0; i<source.size(); ++i){
            tmp.add(source.get(i));
        }
        return tmp;
    }
    public void clone2(List<List<Integer>>source, List<List<Integer>>target){
        // 将一个 List of List 深拷贝到 另一个。
        target.clear();
        for(int i=0; i<source.size(); ++i){
            target.add(getCloned(source.get(i)));
        }
        return;
    }
}

易错点:

  • 全排列内部的不同排列之间的顺序可以不一样。如 [[3,2,1],[2,3,1],[2,1,3],[3,1,2],[1,3,2],[1,2,3]][[1,2,3],[1,3,2],[2,1,3],[2,3,1],[3,1,2],[3,2,1]] 是相等的全排列。
  • Python / Java 中的浅拷贝和硬拷贝的结果是不一样的。

总结:

在这里插入图片描述


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