Leetcode Permutation sequence

本文提供两种方法求解从1到n的全排列中第k个全排列的问题。第一种方法通过模拟全排列的生成过程,循环求第k个排列;第二种方法利用数学原理直接计算出每个位置上的数字。

The set[1,2,3,…,n]contains a total of n! unique permutations.
By listing and labeling all of the permutations in order,
We get the following sequence (ie, for n = 3):
“123”
“132”
“213”
“231”
“312”
“321”
Given n and k, return the k th permutation sequence.
Note: Given n will be between 1 and 9 inclusive.

题目链接

题目描述
给定n,求从1到n的全排列中第k个全排列。

  1. 模拟全排列的生成过程,循环求第k个。
public String getPermutation(int n, int k) {
        int[] nums = new int[n]; 
        for ( int i=1 ; i<=n; i++ ) 
            nums[i-1] = i ; 
        int index=0;
        for ( int i=1; i<k; i++ ) {
            for ( int j=n-1; j>0; j-- ) {
                if ( nums[j]>nums[j-1] ) {
                    index = j ;
                    break; 
                }
            }

            for ( int j=n-1; j>=0; j-- ) {
                if ( nums[j]>nums[index-1] ) {
                    int temp = nums[j]; 
                    nums[j] = nums[index-1]; 
                    nums[index-1] = temp; 
                    break ; 
                }
            }
            for ( int j=index; j<=(index+n-1)/2; j++ ) {
                int temp = nums[j]; 
                nums[j] = nums[n-1-(j-index)]; 
                nums[n-1-(j-index)] = temp;
            }
        }

        StringBuilder b = new StringBuilder(""); 
        for ( int i=0; i<n; i++ ) {
            b.append(nums[i]); 
        }
        return b.toString();
    }
  1. 从1到n的全排列之中,第k个全排列的每一位可以计算出来。第一个全排列是123…n,对于第i位,其随后的全排列数是(n-i)!个,当前位置的数字,就是k/(n-i)!,类比进制。
public String getPermutationM2(int n, int k) {
        k--;
        ArrayList<Integer> nums = new ArrayList<>(); 
        for ( int i=1; i<=n; i++ ) nums.add(i);
        int[] f = new int[n]; 
        f[0] = 1; 
        for ( int i=1; i<n; i++ ) f[i] = i*f[i-1];
        StringBuilder b = new StringBuilder("");
        for ( int i=1; i<=n; i++ ) {
            b.append( nums.get(k/f[n-i]) );
            nums.remove(k/f[n-i]);
            k %= f[n-i];
        }
        return b.toString();
    }

欢迎交流指正~~

### 题目描述 LeetCode Problem 46: **Permutations** 是一道中等难度的算法题目,主要任务是生成给定整数数组的所有可能的排列组合。例如,输入 `[1,2,3]` 应该输出以下排列结果: ``` [ [1,2,3], [1,3,2], [2,1,3], [2,3,1], [3,1,2], [3,2,1] ] ``` 该问题的核心在于生成所有可能的排列,且每个排列中的元素必须使用一次且仅使用一次[^4]。 --- ### 解题方法 #### 方法一:回溯法(递归) 这是一种常见的递归方法,通过维护一个布尔数组 `record` 来记录哪些元素已经被使用,然后递归地尝试将未使用的元素加入当前排列中。当当前排列长度与输入数组长度一致时,就将该排列加入结果集。 ```cpp class Solution { public: vector<vector<int>> permute(vector<int>& nums) { vector<vector<int>> res; vector<bool> record(nums.size(), false); vector<int> cur; per(res, record, cur, nums, nums.size(), 0); return res; } private: void per(vector<vector<int>>& res, vector<bool>& record, vector<int>& cur, vector<int>& nums, int n, int pos) { for (int i = 0; i < n; ++i) { if (!record[i]) { record[i] = true; cur.push_back(nums[i]); if (pos == n - 1) res.push_back(cur); else per(res, record, cur, nums, n, pos + 1); cur.pop_back(); record[i] = false; } } } }; ``` 这种方法的时间复杂度为 **O(n × n!)**,其中 `n!` 是所有排列的总数,而 `n` 是每个排列的构造时间[^3]。 --- #### 方法二:逐层构建排列 该方法基于这样一个观察:每个排列可以看作是在前 `n-1` 个数的排列基础上,将第 `n` 个数插入到每一个可能的位置。通过迭代的方式,逐层构建排列。 ```java public List<List<Integer>> permute(int[] nums) { List<List<Integer>> res = new ArrayList<>(); if (nums == null || nums.length == 0) return res; List<Integer> first = new ArrayList<>(); first.add(nums[0]); res.add(first); for (int i = 1; i < nums.length; i++) { List<List<Integer>> newRes = new ArrayList<>(); for (List<Integer> item : res) { for (int j = 0; j <= item.size(); j++) { List<Integer> temp = new ArrayList<>(item); temp.add(j, nums[i]); newRes.add(temp); } } res = newRes; } return res; } ``` 该方法的时间复杂度也为 **O(n × n!)**,但实现方式更为直观,适合理解排列的构建过程[^2]。 --- ### 相关问题 - **LeetCode 47: Permutations II** —— 处理包含重复元素的排列问题。 - **LeetCode 60: Permutation Sequence** —— 找出第 k 个排列。 - **LeetCode 31: Next Permutation** —— 实现下一个字典序排列。 - **LeetCode 77: Combinations** —— 生成所有可能的组合。 这些问题都与排列、组合密切相关,适合进一步巩固递归与回溯算法的使用[^1]。 ---
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