力扣第47题 全排列 || c++ 回溯 双层去重 思路+注释
题目
中等
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给定一个可包含重复数字的序列 nums
,按任意顺序 返回所有不重复的全排列。
示例 1:
输入:nums = [1,1,2] 输出: [[1,1,2], [1,2,1], [2,1,1]]
示例 2:
输入:nums = [1,2,3] 输出:[[1,2,3],[1,3,2],[2,1,3],[2,3,1],[3,1,2],[3,2,1]]
提示:
1 <= nums.length <= 8
-10 <= nums[i] <= 10
思路和解题方法
- 首先定义了两个成员变量
result
和path
,用于保存最终的结果和当前的路径。backtracking
函数是核心的回溯函数,用于生成所有的排列。在每一轮回溯中,需要遍历每个位置可能的选择,即遍历数组中的每个元素。- 为了排除重复的情况,使用了剪枝操作。通过对原数组进行排序,相同的元素会相邻出现。在遍历过程中,如果发现当前元素与前一个元素相同,并且前一个元素还未被使用过(即
used[i-1]
为false),说明这是同一树层的重复元素,直接跳过继续遍历下一个元素。- 如果元素没有重复且未被使用,则将其标记为已使用,加入到当前路径中,然后递归调用
backtracking
函数以继续生成下一个位置的选择。递归完成后,需要进行回溯操作,即将当前元素从路径中去除,并将其状态标记为未使用,以便在后续的遍历中可以选择该元素。- 最终,在回溯过程中找到了一组完整的排列,将其加入到结果集
result
中。- 在主函数
permuteUnique
中,首先进行了初始化操作,清空结果集和路径,并对原数组进行排序。然后调用backtracking
函数生成所有的排列。最后返回最终的结果。
复杂度
时间复杂度:
O(n! * n)
- 时间复杂度: 最差情况所有元素都是唯一的。复杂度和全排列1都是 O(n! * n) 对于 n 个元素一共有 n! 中排列方案。而对于每一个答案,我们需要 O(n) 去复制最终放到 result 数组
空间复杂度
O(n)
- 空间复杂度: O(n) 回溯树的深度取决于我们有多少个元素
c++ 代码
class Solution {
private:
vector<vector<int>> result; // 存储所有排列结果的二维数组
vector<int> path; // 当前正在构造的排列
/**
* 回溯函数,用于生成排列
* @param nums 给定数组
* @param used 标记数组,记录每个元素是否已经被使用
*/
void backtracking(vector<int> &nums, vector<bool> &used) {
if (path.size() == nums.size()) { // 当前排列的长度等于给定数组的长度,已经生成了一个完整的排列
result.push_back(path); // 将当前排列加入到结果集中
return;
}
for (int i = 0; i < nums.size(); i++) { // 遍历给定数组中的元素
// 如果同一树层nums[i-1]已经使用过,则直接跳过
if (i > 0 && nums[i] == nums[i-1] && used[i-1] == false) continue;
if (!used[i]) { // 当前元素未被使用
used[i] = true; // 将该元素标记为已使用
path.push_back(nums[i]); // 将该元素加入到当前排列中
backtracking(nums, used); // 递归调用,继续构造剩余部分的排列
path.pop_back(); // 回溯操作,将当前元素移出当前排列
used[i] = false; // 将该元素标记为未使用,以便生成其他排列
}
}
}
public:
/**
* 生成给定数组的全排列(包含重复元素)
* @param nums 给定数组
* @return 所有可能的排列结果
*/
vector<vector<int>> permuteUnique(vector<int>& nums) {
result.clear(); // 清空结果数组
path.clear(); // 清空当前排列
sort(nums.begin(), nums.end()); // 对数组进行排序,使相同元素相邻
vector<bool> used(nums.size(), false); // 初始化标记数组,所有元素都未被使用
backtracking(nums, used); // 调用回溯函数进行排列生成
return result; // 返回所有可能的排列结果
}
};
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