康拓展开算法讲解及例题

算法功能

康拓展开用于解决:给定一个值为 1 1 1 ~ n n n的,数字互不重复的,且长度为 n n n的排序序列,康拓展开可以计算出 1 1 1 ~ n n n的全排列按照字典序排列,给定排列是第多少个。

算法公式

x = p 1 ⋅ ( n − 1 ) ! + p 2 ⋅ ( n − 2 ) ! + … + p n ⋅ 0 ! x=p_1 \cdot (n-1)!+p_{2} \cdot (n-2)!+\ldots+p_n \cdot 0! x=p1(n1)!+p2(n2)!++pn0!
x x x指的是当前给定的排列序列, p i p_i pi指的是第 i + 1 i+1 i+1 ~ n n n个值中,比排列序列中第 i i i个值小的元素的数量。

算法过程

比如说有一个序列 52413 52413 52413
首先先从 a 1 a_1 a1开始,值为 5 5 5,后面分别有 2 2 2 4 4 4 1 1 1 3 3 3,都比 5 5 5小,所以 p 1 p_1 p1的值为 4 4 4,那么当前 x x x就是 4 ∗ 4 ! = 96 4*4!=96 44!=96
接着到了 a 2 a_2 a2,值为 2 2

托展是根据给定的字典序位置,推算出具体的排列。以下为种不同的逆托展C++代码实现: ### 实现一 ```cpp #include <iostream> #include <vector> using namespace std; // 计算阶乘 int factorial(int n) { int result = 1; for (int i = 2; i <= n; ++i) result *= i; return result; } // 逆托展:根据给定的字典序位置,推算出具体的排列 vector<int> inverseCantor(int n, int k) { vector<int> perm; // 存储结果排列 vector<int> nums; // 可供选择的数字 vector<bool> used(n + 1, false); // 标记数字是否已使用 // 初始化数字列表 for (int i = 1; i <= n; ++i) { nums.push_back(i); } // 托展1-based,需要将 k 减去 1 转为 0-based k--; // 逐位计算每一位的数字 for (int i = 0; i < n; ++i) { int fact = factorial(n - i - 1); // (n - i - 1)! int idx = k / fact; // 计算当前位应该选择哪个数字 perm.push_back(nums[idx]); // 添加数字到排列中 nums.erase(nums.begin() + idx); // 从数字列表中移除该数字 k = k % fact; // 更新 k } return perm; } int main() { int n = 3, k = 4; // 求第 4 个排列 vector<int> result = inverseCantor(n, k); cout << "第 " << k << " 个排列是: "; for (int num : result) { cout << num << " "; } cout << endl; return 0; } ``` 此代码中,`factorial` 函数用于计算阶乘,`inverseCantor` 函数根据给定的字典序位置 `k` 和排列长度 `n` 进行逆托展,最终在 `main` 函数中进行测试并输出结果 [^2]。 ### 实现二 ```cpp #include<iostream> using namespace std; int n,k,a[25],vis[25],mod; long long jc[25]={1}; int main(){ cin>>n>>k; for(int i=1;i<n;i++) jc[i]=jc[i-1]*i; mod=k-1; for(int i=1;i<=n;i++){ k=mod/jc[n-i]; mod=mod%jc[n-i]; for(int j=1;j<=n;j++) if(!vis[j]){ if(!k){ vis[j]=1; cout<<j; break; } k--; } } return 0; } ``` 此代码通过输入排列长度 `n` 和字典序位置 `k`,进行逆托展并输出具体排列 [^3]。
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