Python 基础——排列组合的实现

本文介绍了如何使用Python实现排列组合,特别是C52的选择。通过矩阵的全排列,实现维度空间的切片,如从五列中随机选择三列进行组合,确保不遗漏任何可能性。文章还提及了相关的人工智能教程。

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考虑这样一个问题,给定一个矩阵(多维数组,numpy.ndarray()),如何shuffle这个矩阵(也就是对其行进行全排列),如何随机地选择其中的k行,这叫组合,实现一种某一维度空间的切片。例如五列中选三列(全部三列的排列数),便从原有的五维空间中降维到三维空间,因为是全部的排列数,故不会漏掉任何一种可能性。

涉及的函数主要有:

  • np.random.permutation()
  • itertools.combinations()
  • itertools.permutations()
# 1.0-5之间的数进行一次全排列>>>np.random.permutation(6)array([3, 1, 5, 4, 0, 2])# 2. 创建待排矩阵>>>A = np.array([[1, 2, 3, 4], [5, 6, 7, 8], [9, 10, 11, 12]])# 3. shuffle矩阵A>>>p = np.random.permutation(A.shape[0])>>>parray([1, 2, 0])>>>A[p, :]                    array([[ 5,  6,  7,  8],       [ 9, 10, 11, 12],       [ 1,  2,  3,  4]])
  
  
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C 2 5  C52的实现

>>>from itertools import permutations>>>pertumations(range(5), 2)<itertools.permutations object at 0x0233E360>>>>perms = permutations(range(5), 2)>>>perms[(0, 1), (0, 2), (0, 3), (0, 4), (1, 0), (1, 2), (1, 3), (1, 4), (2, 0), (2, 1), (2, 3), (2, 4), (3, 0), (3, 1), (3, 2), (3, 4), (4, 0), (4, 1), (4, 2), (4, 3)]>>>len(perms)20
  
  
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# 5. 任取其中的k(k=2)行>>>c = [c for c in combinations(range(A.shape[0]), 2)]>>>A[c[0], :]           # 一种排列array([[1, 2, 3, 4],       [5, 6, 7, 8]])
  
  
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### 如何用Python实现排列组合算法 在 Python 中,可以利用内置模块 `itertools` 提供的功能快速实现排列组合的操作。以下是具体的实现方式以及代码示例。 #### 使用 itertools 实现排列 通过 `itertools.permutations()` 函数可以直接生成给定长度的所有可能排列[^1]。该函数接受两个参数:第一个是要排列的序列,第二个是每次选取的元素数量(默认为 None 表示全排列)。 ```python import itertools # 定义输入列表 input_list = ['A', 'B', 'C'] # 获取所有两两排列的结果 permutations_result = list(itertools.permutations(input_list, 2)) print(permutations_result) ``` 上述代码会输出如下结果: ``` [('A', 'B'), ('A', 'C'), ('B', 'A'), ('B', 'C'), ('C', 'A'), ('C', 'B')] ``` #### 手动实现排列逻辑 如果不想依赖外部库,则可以通过递归手动实现排列功能[^4]。以下是一个简单的例子: ```python def permutations(elements): if len(elements) <= 1: yield elements else: for perm in permutations(elements[1:]): for i in range(len(elements)): yield perm[:i] + elements[0:1] + perm[i:] # 测试手动生成排列 result = list(permutations(['X', 'Y', 'Z'])) print(result) ``` 运行此代码将得到所有的三元组排列形式。 #### 组合实现 对于组合而言,同样推荐使用 `itertools.combinations()` 方法来获取不考虑顺序的选择集合[^3]。它也接收两个参数——待选对象及其子集大小。 ```python from itertools import combinations combination_results = list(combinations([1, 2, 3], 2)) # 取两位数做组合 print(combination_results) ``` 执行后的输出将是: ``` [(1, 2), (1, 3), (2, 3)] ``` 另外还可以借助数学公式直接求解特定情况下的组合数目 C(n,k)=n!/[k!(n−k)!][^2] ,不过这种方法仅适用于数值型需求而非具体枚举实例。 综上所述,在日常开发过程中建议优先选用标准库提供的工具完成此类任务;而对于深入理解原理或者特殊场景下才需自行编码构建相应机制。
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