剑指offer 学习笔记 字符串的排列

面试题38:字符串的排列。输入一个字符串,打印出该字符串中字符的所有排列。如输入abc,则输出六个不同的全排列。

我们可以把求排列的过程分为两步,第一步求可能出现在第一个位置的字符,即把第一个字符和后面所有的字符交换;第二步固定一个字符,求后面所有字符的排列,后面字符的排列的求解过程又与以上步骤相同,这就可以使用递归来完成整个解题步骤:

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

void Permutation(string &s, string::size_type index, string::size_type length) {
    if (index == length - 1) {    // 如递归到s中最后一个字符时,打印整个字符串
        cout << s << endl;
        return;
    }

    for (string::size_type i = index; i < length; ++i) {    // 遍历此位置所有情况
        swap(s[i], s[index]);
        Permutation(s, index + 1, length);    // 递归下一层,此时第二个参数不能用index自增,因为在本层函数递归时index是不能改变的
        swap(s[i], s[index]);    // 最后再交换回来
    }
}

void Permutation(string s) {
    if (s.size() == 0) {
        return;
    }
    Permutation(s, 0, s.size());
}

int main() {
    Permutation("abc");
}

本题扩展:如果不是求字符的所有排列,而是求字符的所有组合,即输入abc,输出a、b、c、ab、ac、bc、abc,当交换字符串中两个字符时,虽然能得到两个不同的排列,但还是同一个组合,如ab、ba是两个不同的排列,但却是相同的组合。解决方法是如果输入n个字符(不重复,如果重复可以先去重),则这n个字符能构成长度为1,2…,n的组合。在求n个字符长度为m的组合的时候,我们把这n个字符分成两部分:第一个字符和其余的所有字符。如果将第一个字符包含在组合中,则下一步在剩余n-1个字符里选取m-1个字符;如果不将第一个字符包含在组合中,则下一步在剩余n-1个字符里选取m个字符。即我们把求n个字符组成长度为m的组合问题分成两个子问题。

相关题目:(1)输入一个含有8个数字的数组,判断有没有可能把这8个数字分别放到正方体的8个顶点上,使得正方体上任意一个面上四个顶点的和与其相对的面上的四个顶点的和相等。这相当于先得到8个数字的全排列,然后判断有没有某一个排列符合条件。

(2)在8x8的国际象棋上摆放8个皇后,使其不能互相攻击,即任意两个皇后不得处在同一行、同一列或者同一对角线上。我们可以定义一个含8个元素的数组,分别用0到7初始化表示所在列,因为我们用7个不同的数字初始化,因此它们肯定不可能在同一列上,接下来只需要判断每一个排列对应的8个皇后是否在有在同一对角线上的,即数组下标之差(行差)是否等于数组值之差(列差):

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

bool IsLeagal(string& s) {    // 判断结果是否合法
    for (int i = 0; i < s.size(); ++i) {
        for (int j = i + 1; j < s.size(); ++j) {
            if (abs(j - i) == abs(s[j] - s[i])) {
                return false;
            }
        }
    }
    return true;
}

void Permutation(string& s, string::size_type index, string::size_type length) {
    static int solution = 0;

    if (index == length - 1 && IsLeagal(s)) {    // 如递归到s中最后一个字符且八个皇后不能互相攻击时
        cout << "解法" << ++solution << ": ";
        cout << s << endl;
        return;
    }

    for (string::size_type i = index; i < length; ++i) {    // 遍历此位置所有情况
        swap(s[i], s[index]);
        Permutation(s, index + 1, length);    // 递归下一层,此时第二个参数不能用index自增,因为在本层函数递归时index是不能改变的
        swap(s[i], s[index]);    // 然后再交换回来
    }
}

void Permutation(string s) {
    if (s.size() == 0) {
        return;
    }
    Permutation(s, 0, s.size());
}

int main() {
    cout << "解答中第n行的皇后在第m列表示为第n个位置的数字为m:" << endl;
    Permutation("12345678");
}
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