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16.全排列(深度搜索的详细记录)

时间:2016-03-30 22:29:22      阅读:389      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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关于全排列的代码在网上收集、研究了好几种,包括我自己写的也有循环实现。循环是最容易理解的,按照判定条件进行嵌套,但缺点是,如果有十个八个数据,循环嵌套的层数太深,十分臃肿。很明显,如果一段代码不够简练,我自己也不满意,肯定想尽办法解决它。所以再次记录一下全排列的递归实现。

还是按照自己的一套方法,以小见大,先不弄太多数据,在最小的范围内观察代码是如何运行的。在全排列的递归实现中,需要三个数组:
1.源数据,也就是待排的元素,比如,{3,5,7,8....}等等,将之放在一个数组中。
2.排好的数据。这里的排好数据是指,需要抽取几个,假如从源数据中抽取2个数据排列,这个排列的数组就定为2,因为只存放2个数据。
3.状态数组,这个数组和源数据数组等长,因为,如果有n个数据,每个数据都可能被选中,所以和源数据数组等长,整个递归过程就依靠状态数组进行工作。
代码如下:

技术分享
#include <iostream>
using namespace std;
int a[3];/*存放排列的数组*/
int flag[3];/*状态数组*/
int b[4]={0,3,5,8};/*源数据*/
int n=3;/*源数据个数:3个*/
void f(int m)
{
if(m==3) /*分配完毕*/
{
    for(int j=1;j<3;j++)/*打印*/
    cout<<a[j];
    cout<<endl;
}
else
for(int i=1;i<=n;i++)
    if(flag[i]==0)
    {
        a[m]=b[i];
        flag[i]=1;
        f(m+1);
        flag[i]=0;
    }
}
int main()
{
f(1);
return 0;
}
View Code

现在详细分析这段代码:(所有下标都从1开始,便于分析
技术分享为什么在代码中存在for循环,是因为,假如有n个数据,根据排列的常识,每个数据都能被选中,假如第一个元素先选中3,那么接下来的5和8具有同样的机会被选中在排列的第一个数。
第一次,m=1进入,经过循环,i=1,然后调用f(2),这步关键是记住i这个值,它现在(停留)的位置=1.
第二次,m=2进入,经过循环,i=2,同样,这步的关键依然是i,此时(停留)的位置=2。然后调用f(3),由于已到边界,所以打印数组,得到3,5,返回f(2),接着,设置状态数组中的flag[i]=0,也就是把5换掉,再接着循环,取源数据的第3个数据,再递归又到边界,于是打印数组,得到3,8...

如果源数据后面还有数据,比如,9,10....等等,那么这种套路会一直持续下去,选中一个,舍弃一个,再去试下一个,如此反反复复,一直穷举到源数据的最后一个数据为止。

假如穷举完成,又退回到f(1)的时候,则它曾经选中过的所有数据都会置为0,这个容易看出来。也就是退回到f(1)的时候,状态数组就是:1 0 0。
这就说明,在确定好第一个数据之后,穷举它的下一个数据的所有可能,变成模型就是:假如要选取2个元素,最先被穷举所有可能就是它的最末位,接着往前推。
技术分享模型1就说明了这个问题,(其实很多奇怪的灵感是在写博客的时候不知不觉捕捉到的,所以写作实在很重要!)就比如这会,经过画图之后,突然就觉得这个递归和for循环极其相像!就按for循环的思路去析:

/*for循环的套路*/
for(i=1;i<=n;i++)
{
    for(j=1;j<=n;j++)
        {
            for(....)
.....
}

也就是先选取第一个元素,内部再依次嵌套内循环,再确定第二个数,第三个数...等等,区别在于,for循环是用内部的判定条件来约束,比如,第二个不等于第一个,第三个不等于第二个和第一个...所以经常有人说,递归和循环是可以相互转化的!
根据这样一分析,其实就比较明朗了,至少知道这个模型是如何工作的。现在这个例子只取两个数,把代码范围大幅度的减少,看的清楚了,如果数据很多呢,按照这种类型推理是一样的。
例如:
源数据={3,5,7,8,9,6},选取三个元素排列,根据分析,它的流程是:
最先确定第一个,第二个,然后穷举第三个,得到:3,5,7 | 3,5,8|3,5,9|3,5,6|,第三个穷举完毕。
再回退第二个,由于已经取了5,下一个轮到7,于是,再接着穷举第三位,得到:3,7,5|3,7,8|3,7,9|....第三个穷举完毕。又回到第二个,再穷举第三个....
等到第二个穷举完全之后,又回到第一个,轮到5为第一位,接着再确定第二位,然后再穷举第三位,反反复复,依此类推,最终完成整个排列过程!


根据上面的分析,终于看出来如何在递归和循环中进行转化,先以for循环嵌套为例:

for(..)
{
    for(...)
    {
        for(..)
    ..
}

这是一种常见的循环嵌套,一层套一层,如何转化成为递归呢,根据上面的例子,很容易看出来,只要递归函数中有一个for循环就行,这样就把循环的嵌套压缩成一个递归形式:

void f( )
{
        ..
        for( )
        { }
..
}

这两者是等价的!看来基础知识掌握的还不够灵活!
技术分享for循环的最尾端判断,在递归函数中被提到最前面。
从这个图可以看出来,原来递归只是在表面上做了一点“迷惑”,做了一点文字游戏!

这又让我想起记录的第一个小算法,九九乘法表,性质很相似,先递归分离出9,8,7,....1,然后再拿最端的1再递归,打印乘法,也就是把for循环分离出来做成递归!
我看到网上有很多代码,但很少愿意详细说明的,至少这篇日记详细的分析了它的过程!

基础知识往往看起来不太注意,但是真正理解它的思想,并且灵活运用,需要进行刻苦的演练!所以:知识无大小高低之分

16.全排列(深度搜索的详细记录)

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原文地址:http://www.cnblogs.com/tinaluo/p/5338929.html

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