全排列(递归做法)

排列:从n个元素中任取m个元素,并按照一定的顺序进行排列,称为排列;

全排列:当n==m时,称为全排列;

比如:集合{ 1,2,3}的全排列为:

{ 1 2 3}  { 1 3 2 }  { 2 1 3 }  { 2 3 1 }  { 3 2 1 }  { 3 1 2 }

排序思路:(递归)

 (1)n个元素的全排列=(n-1个元素的全排列)+(另一个元素作为前缀);

(2)出口:如果只有一个元素的全排列,则说明已经排完,则输出数组;

(3)不断将每个元素放作第一个元素,然后将这个元素作为前缀,并将其余元素继续全排列,等到出口,出口出去后还需要还原数组;

用图形表示为:

 黑色方框表示:选取每一个元素作为前缀,后面的数据再进行全排列,直到待排序队列只有一个元素,这时这一趟排列结束,打印出。

伪代码分析:

函数:Void Perm(int *arr,int head,int tail);

//参数说明:arr 数组地址,

//head:进行排列的第一个元素下标

//tail:进行排列最后一个元素下标

 

因为Perm(n) = arr[0]Perm(n-1)+arr[1] Perm(n-1)+……+arr[n-1] Perm(n-1)

所以这里用递归的做法,递归结束条件是Perm(1) = arr[x];

伪代码说明:

void Perm(int *arr,int head,int tail)
{
	if(head == tail)//如果相等 说明遍历到最后,没有元素能当前缀,所以这一趟全排列结束
	{
		ShowArray();//打印这一次排列的结果
	}
	else
	{
		For(int j = head ; j <= tail;j++)//j表示的每一个元素一次做前缀
		{
			Swap(arr[head],j); //交换j到最前面 
			Perm(arr,head+1,tail); //全排列后面的所有元素(这里是head+1,而不是head++)
			Swap(arr[head],j); //还需要将之前交换的再换回 否则整个数组顺序全被打乱
		}
	}
}
////全排列后面的所有元素(这里是head+1,而不是head++,head++代表参数++,递归的下一个head和上一个head不相同,所以要head+1计算)

完整代码以及程序运行结果:

void ShowArray(int *arr,int len)
{
	for(int i = 0;i<len;i++)
	{
		cout<<arr[i]<<" ";
	}
	cout<<endl;
}
void Swap(int &a,int &b)
{
	int c= b;
	b= a;
	a = c;
}
void Perm(int *arr,int k,int m)
{
	if(k == m)//打印
	{
		ShowArray(arr,m+1);
	}
	else
	{
		for(int j = k;j<= m;j++)
		{
			Swap(arr[j],arr[k]);//j k 交换
			Perm(arr,k+1,m);
			Swap(arr[j],arr[k]);
		}
	}
}

 4个元素的全排列:

 

以下为你展示Python实现全排列递归算法1. **第递归实现(通过输入列表生成全排列)** ```python lst = list(input()) lst.sort() n = len(lst) result = [0] * n used = [False] * n def permutation(i): if i == n: for x in result: print(x, end="") print("") return for k in range(n): if not used[k]: result[i] = lst[k] used[k] = True permutation(i + 1) used[k] = False permutation(0) ``` 此代码从用户输入获取列表,对其排序后,利用递归函数`permutation`生成全排列。`used`列表用于标记元素是否已被使用,`result`列表存储当前排列,当`i`等于列表长度时,输出当前排列,否则尝试将未使用元素加入排列递归调用函数,之后回溯取消使用标记 [^4]。 2. **另递归实现思路(利用递归生成全排列)** ```python def permute(nums): result = [] def backtrack(path, used): if len(path) == len(nums): result.append(path[:]) return for i in range(len(nums)): if not used[i]: path.append(nums[i]) used[i] = True backtrack(path, used) used[i] = False path.pop() used = [False] * len(nums) backtrack([], used) return result nums = [1, 2, 3] print(permute(nums)) ``` 这段代码定义了`permute`函数,内部的`backtrack`函数是递归核心。`used`列表标记元素是否使用,`path`存储当前排列,当`path`长度等于输入列表长度时,将当前排列添加到结果列表,否则尝试将未使用元素加入`path`递归调用`backtrack`,之后回溯取消使用标记移除元素 [^3]。
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