Java递归求笛卡尔积小案例

本文介绍了一种通过递归方法计算笛卡尔积的简单实现。该方法适用于乘积结果较小的情况,便于理解和应用。

最近遇到一个需要计算笛卡尔积的需求,由于乘积结果较小,因此可以使用递归方法,这样也方便理解一些。
笛卡尔积实际就是在一个类似矩阵的结果集中,从每行逐个取出元素进行组合的结果,直到最后一行就可以跳出循环。
搞清楚大致实现原理后,就可以敲代码啦~
我的实现方法没有考虑效率,只是用于抛砖引玉:

class DescartesTest {

    @Test
    void descartes() {
        List<String> list1 = new ArrayList<>();
        list1.add("a1");
        list1.add("a2");
        list1.add("a3");
        List<String> list2 = new ArrayList<>();
        list2.add("b1");
        list2.add("b2");
        List<String> list3 = new ArrayList<>();
        list3.add("c1");
        list3.add("c2");
        List<List<String>> dimensionValues = new ArrayList<>();
        dimensionValues.add(list1);
        dimensionValues.add(list2);
        dimensionValues.add(list3);
        List<String> descartes = descartes(dimensionValues, 0, StringUtils.EMPTY, new ArrayList<>());
        descartes.forEach(System.out::println);
    }

    private List<String> descartes(List<List<String>> dimensionValues, int position, String originCode,
            List<String> result) {
        if (CollectionUtils.isEmpty(dimensionValues) || position >= dimensionValues.size()) {
            return result;
        }
        // 获取指定行数据
        List<String> rowValue = dimensionValues.get(position);
        for (String code : rowValue) {
            // 第一行不用拼接,直接copy,第二行开始需要在末尾拼接code
            String resultCode = position == 0 ? code : originCode + ";" + code;
            // 如果当前位置是最后一行,则可以添加最终resultCode构建结果
            if (position == dimensionValues.size() - 1) {
                result.add(resultCode);
            } else {
                // 否则进入下一行
                descartes(dimensionValues, position + 1, resultCode, result);
            }
        }
        return result;
    }
}

最终输出结果如下图所示:
在这里插入图片描述

### Java 实现笛卡尔积的最佳算法 在处理笛卡尔积时,效率是一个重要的考量因素。对于两个集合A和B,其笛卡尔积表示为\( A \times B \),即由所有有序对\((a,b)\)组成的集合,其中 \( a \in A \) 并且 \( b \in B \)[^4]。 为了高效地计算多个列表之间的笛卡尔积,在Java中可以采用迭代器模式来逐步生成组合项而不是一次性构建整个结果集。这种方法能够节省内存并提高性能,尤其是在输入列表较大时更为明显。下面展示了一种基于递归回溯的方式实现多维笛卡尔积: ```java import java.util.*; public class CartesianProduct { public static List<List<Integer>> cartesian(List<List<Integer>> lists) { List<List<Integer>> result = new ArrayList<>(); generateCartesian(0, lists, new LinkedList<>(), result); return result; } private static void generateCartesian(int depth, List<List<Integer>> inputLists, Deque<Integer> currentTuple, List<List<Integer>> outputTuples) { if (depth == inputLists.size()) { // 当前元组已满 outputTuples.add(new ArrayList<>(currentTuple)); return; } for (Integer item : inputLists.get(depth)) { currentTuple.addLast(item); // 添加当前元素到临时存储 generateCartesian(depth + 1, inputLists, currentTuple, outputTuples); currentTuple.removeLast(); // 移除最后加入的元素以便尝试下一个可能性 } } } ``` 此代码片段定义了一个名为`cartesian`的方法用于接收一系列整数列表作为参数,并返回这些列表之间所有的可能组合形成的二维列表。内部辅助函数`generateCartesian`负责实际的递归过程,它会逐层遍历每一个给定列表中的元素直到形成完整的元组为止。
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