【算法问题】寻找全排列的下一个数

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【算法问题】寻找全排列的下一个数

2024-07-13 12:40| 来源: 网络整理| 查看: 265

寻找全排列的下一个数

摘自漫画算法:

题目:给出一个正整数,找出这个正整数所有数字全排列的下一个树。说的通俗点就是在一个整数所包含数字的全部组合中,找到一个大于且仅大于原数的新整数。

例子:

如果输入12345,则返回12354 如果输入12354,则返回12435 如果输入12435,则返回12453 解题思路

在给出具体思路解法之前,先思考一个问题:由固定几个数字组成的整数,怎么排列最大?怎么排列最小?

解答:如果是固定的几个数字,在逆序排列的情况下值最大,在顺序排列的情况下值最小

例子:

给出1、2、3、4、5这几个数字。最大组合为54321,最小组合为12345。

给出整数12354,它包含的数字是1、2、3、4、5,如何找到这些数字全排列之后仅大于原数的新整数呢?

为了和原数接近,我们需要尽量保持高位不变,低位在最小的范围内变换顺序。至于变换顺序的范围大小,则取决于当前整数的逆序区域。

图1.png

如图所示,12354的逆序区域是最后两位,仅看这两位已经是当前的最大组合。若想最接近原数,又比原数更大,必须从倒数第3位开始改变。

怎样改变呢?12345的倒数第3位是3,我们需要从后面的逆序区域中找到大于3的最小的数字,让其和3的位置进行互换。

如图:

图2.png

互换后的临时结果是12453,倒数第3位已经确定,这个时候最后两位仍然是逆序状态。我们需要把最后两位转变为顺序状态,以此保证在倒数第3位数值为4的情况下,后两位尽可能小。

图3.png

这样一来,就得到了想要的结果12435。

总结:以上思路看起来复杂,其实只要3个步骤:

从后向前查看逆序区域,找到逆序区域的前一位,也就是数字置换的边界。 让逆序区域的前一位和逆序区域中大于它的最小数字交换位置。 把原来的逆序区域转为顺序状态。

这种解法有一个“高大上”的名字:字典序算法。

代码实现 import java.util.Arrays; /** * 描述:寻找全排列的下一个树。 *

* Create By ZhangBiao * 2020/6/7 */ public class RangeNextNumber { public static int[] findNearestNumber(int[] numbers) { // 1、从后向前查看逆序区域,找到逆序区域的前一位,也就是数字置换的边界 int index = findTransferPoint(numbers); // 如果数字置换边界是0,说明整个数组已经逆序,无法得到更大的相同数字组成整数,返回null if (index == 0) { return null; } // 2、把逆序区域的前一位和逆序区域中刚刚大于它的数字交换位置 // 复制并入参,避免直接修改入参 int[] numbersCopy = Arrays.copyOf(numbers, numbers.length); exchangeHead(numbersCopy, index); // 3、把原来的逆序区域转为顺序 reverse(numbersCopy, index); return numbersCopy; } private static int[] reverse(int[] num, int index) { for (int i = index, j = num.length - 1; i < j; i++, j--) { int temp = num[i]; num[i] = num[j]; num[j] = temp; } return num; } private static int[] exchangeHead(int[] numbers, int index) { int head = numbers[index - 1]; for (int i = numbers.length - 1; i > 0; i--) { if (head < numbers[i]) { numbers[index - 1] = numbers[i]; numbers[i] = head; break; } } return numbers; } private static int findTransferPoint(int[] numbers) { for (int i = numbers.length - 1; i > 0; i--) { if (numbers[i] > numbers[i - 1]) { return i; } } return 0; } private static void outputNumbers(int[] numbers) { for (int i : numbers) { System.out.print(i); } System.out.println(); } public static void main(String[] args) { int[] numbers = {1, 2, 3, 4, 5}; // 打印12345之后的10个全排列整数 for (int i = 0; i < 19; i++) { numbers = findNearestNumber(numbers); outputNumbers(numbers); } } }



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