46.全排列

全排列

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 1:

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]
]

class Solution:
    def permute(self, nums: List[int]) -> List[List[int]]:
    	# 首先确定需要排列的数据的个数
        num = len(nums)
        # 将第一个数字取出来,作为第一个位置
        res = [[nums[0]]]
        # 记录需要pop的次数,注意,不是i次,而是i的阶乘次
        temps = 1
        for i in range(1, num):
        	# 从nums[1]开始插入
            temps = temps*i
            # 将前 i!个列表弹出来
            for temp in range(temps):
                con = res.pop(0)
                # 将pop的元素从不同位置切片,然后插入nums[i]
                for j in range(i+1):
                    res.append(con[:j]+[nums[i]]+con[j:])
        return res

题解:思路是,一个一个插入
假设有n个人,有n个位置,先让第一个人坐任意一个位置
让第二个人挑位置,第二个人只能紧挨着第一个人,即要么坐他前面,要么坐他后面
让第三个人挑位置,第三个人只能紧挨着前两个人这,要么坐最前面,要么坐中间,要么坐最后面
之后的依次类推

解题的难点:
1、列表的直接赋值、浅拷贝、深拷贝
2、insert不会返回值,而是对当前的list进行操作,和append一样
3、如果append一个list,如果这个list之后发生改变,那么append的结果也会发生改变,如果想要避免这种情况,就在append的时候,使用切片+list(数字)+切片的形式, append进res里。
4、如果想在list后面append一个list,那么括号里的每个元素都必须是列表,及时是单个数字也要转换成列表

a = [1, 2, 3]
b = [1, 2, 3]
c = list()
c.append(b[:1]+[a[1]]+b[2:])

[[1, 2, 3]]

5、需要pop的次数不是i次,而是i的阶乘次,这是前i个数字所有的排列可能,第i+1个数字再插入的时候,有 i 个可能, 每种可能都有 i+1个位置可以选择,就产生了 i*i+1 个排列可能

### C++ 实现全排列算法示例 #### 使用回溯法实现全排列 为了生成给定数组 `nums` 的所有可能排列,可以采用回溯方法。这种方法通过逐步构建候选解并撤销选择来进行探索。 ```cpp #include <vector> using namespace std; void backtrack(vector<int>& nums, vector<vector<int>>& result, int start) { if (start == nums.size()) { result.push_back(nums); return; } for (int i = start; i < nums.size(); ++i) { swap(nums[start], nums[i]); backtrack(nums, result, start + 1); // 继续处理下一个位置 swap(nums[start], nums[i]); // 恢复原状以便尝试其他可能性 } } vector<vector<int>> permute(vector<int>& nums) { vector<vector<int>> result; if (nums.empty()) return result; backtrack(nums, result, 0); return result; } ``` 这段代码展示了如何利用递归来遍历每一个元素作为起始点,并交换当前索引与其他未使用的数值的位置,从而形成新的组合[^1]。 #### 利用标准库函数 `next_permutation` 除了手动编写回溯逻辑外,还可以借助 STL 提供的功能简化开发过程: ```cpp #include <algorithm> #include <vector> vector<vector<int>> permuteSTL(const vector<int>& nums) { vector<vector<int>> permutations; vector<int> temp = nums; sort(temp.begin(), temp.end()); do { permutations.push_back(temp); } while (std::next_permutation(temp.begin(), temp.end())); return permutations; } ``` 此版本先对输入序列进行了排序操作,之后调用了内置的 `next_permutation()` 函数迭代获取所有的排列情况[^4]。 #### 基于协程的全排列方案 对于更复杂的场景或者追求性能优化的情况下,也可以考虑使用协程来并发执行多个子任务以提高效率: ```cpp // 这里仅提供概念性的伪代码框架,具体实现依赖编译器支持程度以及平台特性 generator<vector<int>> coroutinePermute(vector<int> remainingElements){ if(remainingElements.empty()){ co_return; } for(auto& elem : remainingElements){ auto currentElement = elem; auto restOfList = remove_element_from_list(currentElement); yield {currentElement}; for(auto subsequence : coroutinePermute(restOfList)){ yield prepend_to_sequence(subsequence, currentElement); } } } ``` 上述片段展示了一个基于协程的概念模型,在实际应用中需根据目标环境调整语法细节[^2].
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