LeetCode 剑指 Offer II 079. 所有子集

给定一个整数数组 nums ,数组中的元素 互不相同 。返回该数组所有可能的子集(幂集)。

解集 不能 包含重复的子集。你可以按 任意顺序 返回解集。

示例 1:

输入:nums = [1,2,3]
输出:[[],[1],[2],[1,2],[3],[1,3],[2,3],[1,2,3]]

1 <= nums.length <= 10
-10 <= nums[i] <= 10
nums 中的所有元素 互不相同

解法一:如果输入数组大小为n,则子集数量为2 n ^n n,我们可以从0循环到2 n ^n n-1,对于循环到的每个数字i,其中二进制位为1的位对应输入数组中的元素加入到当前子集中:

class Solution {
public:
    vector<vector<int>> subsets(vector<int>& nums) {
        int sz = nums.size();
        int subSetsNum = pow(2, sz);

        vector<vector<int>> ans;
        for (int i = 0; i < subSetsNum; ++i) {
            vector<int> cur;
            for (int j = 0; j < sz; ++j) {
                if ((1 << j) & i) {
                    cur.push_back(nums[j]);
                } 
            }

            ans.push_back(cur);
        }

        return ans;
    }
};

如果输入数组大小为n,此算法时间复杂度为O(n*2 n ^n n),空间复杂度为O(n)。

解法二:递归处理,每处理到一个元素时,有两种处理方法,将其加入子集或不加入子集:

class Solution {
public:
    vector<vector<int>> subsets(vector<int>& nums) {
        vector<vector<int>> ans;
        vector<int> current;
        recursion(0, nums, current, ans);
        return ans;
    }

private:
    void recursion(int pos, vector<int> &nums, vector<int> &current, vector<vector<int>> &ans) {
        int sz = nums.size();
        if (pos == sz) {
            ans.push_back(current);
            return;
        }

        // 不加当前位置元素
        recursion(pos + 1, nums, current, ans);

        // 加当前位置元素
        current.push_back(nums[pos]);
        recursion(pos + 1, nums, current, ans);
        current.pop_back();
    }
};

如果输入数组大小为n,此算法时间复杂度为O(n*2 n ^n n),一共有2 n ^n n种子集,每种需要O(n)的时间加入结果数组ans,空间复杂度为O(n),主要是栈空间开销和current数组开销。

解法三:循环处理,对于n个元素的所有子集,如果要找n+1个元素的所有子集,只需把n个元素的所有子集都加上第n+1个元素即可:

class Solution {
public:
    vector<vector<int>> subsets(vector<int>& nums) {
        int sz = nums.size();
        vector<vector<int>> ans = {{}};
        for (int num : nums) {
            int n = ans.size();
            for (int i = 0; i < n; ++i) {
                ans.push_back(ans[i]);
                ans.back().push_back(num);
            }
        }

        return ans;
    }
};

如果输入数组大小为n,此算法时间复杂度为O(n*2 n ^n n),空间复杂度为O(1)。

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