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noip基礎演算法(未完成)

2022-03-24 06:28:26 後端開發

列舉

對于一些簡單的題目,我們或許不需要用什么太巧妙的方法,只需要把所有的可能性列舉出來,然后逐一試驗就可以了,

方法

通過事先把各種可能發生的事情都列舉一遍,為后面求解提供結果,

常見型別

列舉排列

列舉子集

 

遞回

基本思想

通過不斷呼叫自己,把一個復雜問題層層轉化為規模更小的相似問題,

 

補充

next permutation/prev permutation(全排列演算法)

STL提供了兩個用來計算排列組合關系的演算法,分別是next permutation(“下一個”排列組合)和prev permutation(“前一個”排列組合),首先我們需要了解什么是“下一個”排列組合,什么是“前一個”排列組合,

考慮三個字符所組成的序列{a,b,c},這個序列有六個可能的排列組合:abc,acb,bac,bca,cab,cba,這些排列組合根據less-than運算子做字典順序(lexicographical)的排序,也就是說,abc是第一個排列組合,因為每一個元素都小于其后的元素,acb是次一個排列組合,因為它是固定了a(序列內最小元素)之后所做的新組合,

同樣道理,那些固定b(序列中次小元素)而做的排列組合,在次序上將先于那些固定c而做的排列組合,以bac和bca為例,bac在bca之前,因為次序ac小于序列ca,面對bca,我們可以說其前一個排列組合是bac,而其后一個排列組合是cab,序列abc沒有“前一個”排列組合,cba沒有“后一個”排列組合,

next permutation()會取得[first,last)所標示的序列的下一個排列組合,如果沒有下一個排列組合,便回傳false;否則回傳true,這個演算法有兩個版本,版本一使用元素型別所提供的less-than運算子來決定下一個排列組合,版本二則是以仿函式comp來決定,

演算法思想
首先從最尾端開始往前尋找兩個相鄰元素,令第一元素為i,第二元素為ii,且滿足i<ii,

找到這樣一組相鄰元素后,再從最尾端開始往前檢驗,找出第一個大于i的元素,令其為j,將i,j元素對調(swap),

再將ii之后的所有元素顛倒(reverse)排序,

舉個例子,假設有序列{0,1,2,3,4},下圖便是套用上述演演算法則,一步一步獲得“下一個”排列組合,圖中只框出那符合“一元素為i,第二元素為ii,且滿足i<ii ”的相鄰兩元素,至于尋找適當的j、對調、逆轉等操作未顯示出,

以下是版本一的實作,版本二類似,就不列出來了,

template<calss BidrectionalIterator>
bool next_permutation(BidrectionalIterator first,BidrectionalIterator last)
{
    if(first == lase) return false; /* 空區間 */
    BidrectionalIterator i = first;
    ++i;
    if(i == last) return false;  /* 只有一個元素 */
    i = last;                    /* i指向尾端 */  
    --i;
    for(;;)
    {
        BidrectionalIterator ii = i;
        --i;
        /* 以上鎖定一組(兩個)相鄰元素 */
        if(*i < *ii)           /* 如果前一個元素小于后一個元素 */
        {
            BidrectionalIterator j = last; /* 令j指向尾端 */
            while(!(*i < *--j));     /* 由尾端往前找,直到遇到比*i大的元素 */
            iter_swap(i,j);          /* 交換i,j */
            reverse(ii,last);        /* 將ii之后的元素全部逆序重排 */
            return true;
        }
        if(i == first)       /* 進行至最前面了 */
        {
            reverse(first,last);    /* 全部逆序重排 */
            return false;
        }
    }
}

應用

輸出序列{1,2,3,4}字典序的全排列,

#include<iostream>
#include<algorithm>
using namespace std;
int main()
{
    int ans[4]={1,2,3,4};
    sort(ans,ans+4);    /* 這個sort可以不用,因為{1,2,3,4}已經排好序*/
    do                             /*注意這步,如果是while回圈,則需要提前輸出*/
    {
        for(int i=0;i<4;++i)
            cout<<ans[i]<<" ";
        cout<<endl;
    }while(next_permutation(ans,ans+4));
    return 0;
}

算出集合{1, 2, ..., m}的第n個排列

樣例:

7個數的集合為{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7},要求出第n=1654個排列,

(1654 / 6!)取整得2,確定第1位為3(從0開始計數),剩下的6個數{1, 2, 4, 5, 6, 7},求第1654 % 6!=214個序列;

(214 / 5!)取整得1,確定第2位為2,剩下5個數{1, 4, 5, 6, 7},求第214 % 5!=94個序列;

(94 / 4!)取整得3,確定第3位為6,剩下4個數{1, 4, 5, 7},求第94 % 4!=22個序列;

(22 / 3!)取整得3,確定第4位為7,剩下3個數{1, 4, 5},求第22 % 3!=4個序列;

(4 / 2!)得2,確定第5為5,剩下2個數{1, 4};由于4 % 2!=0,故第6位和第7位為增序<1 4>;

因此所有排列為:3267514,

#include<iostream>
#include<algorithm>
using namespace std;
int main()
{
    int ans[7]={1,2,3,4,5,6,7};
    sort(ans,ans+7);  /* 同上可以不用sort */
    int n=0; 
    do                             //注意這步,如果是while回圈,則需要提前輸出
    {
        if(n == 1654)
        {
             for(int i=0;i<7;++i)
            cout<<ans[i];
            cout<<endl;
            break;
        }
        n++;
     }while(next_permutation(ans,ans+7));
    return 0;
}

 

給定一個排列,算出這是第幾個排列

和上一個問題的推導程序相反,

如3267514:

后6位的全排列為6!,3為{1, 2, 3 ,4 , 5, 6, 7}中第2個元素(從0開始計數),故2*720=1440;

后5位的全排列為5!,2為{1, 2, 4, 5, 6, 7}中第1個元素,故1*5!=120;

后4位的全排列為4!,6為{1, 4, 5, 6, 7}中第3個元素,故3*4!=72;

后3位的全排列為3!,7為{1, 4, 5, 7}中第3個元素,故3*3!=18;

后2位的全排列為2!,5為{1, 4, 5}中第2個元素,故2*2!=4;

最后2位為增序,因此計數0,求和得:1440+120+72+18+4=1654


這個的代碼實作,可以用一個陣列a保存3267514,然后while呼叫next_permutation(),用n計數,每次與陣列a比較,相等則輸出n;

并非原創,僅是整理,請見諒

轉載請註明出處,本文鏈接:https://www.uj5u.com/houduan/448056.html

標籤:C++

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