力扣第46题 全排列 c++ 回溯 秒杀题 思路+注释
题目
中等
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给定一个不含重复数字的数组 nums
,返回其 所有可能的全排列 。你可以 按任意顺序 返回答案。
示例 1:
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]]
示例 2:
输入:nums = [0,1] 输出:[[0,1],[1,0]]
示例 3:
输入:nums = [1] 输出:[[1]]
提示:
1 <= nums.length <= 6
-10 <= nums[i] <= 10
nums
中的所有整数 互不相同
思路和解题方法
ans
是保存所有排列结果的二维数组。path
是当前正在构造的排列。backtracking
是递归回溯函数,用于生成排列。
- 首先判断当前排列的长度是否等于给定数组的长度,如果是,说明已经生成了一个完整的排列,将其加入到
ans
中,并返回。- 然后遍历给定数组中的元素,如果该元素已经被使用过,跳过不处理。
- 否则,将该元素标记为已使用
true
,将其加入到当前排列path
后面,然后递归调用backtracking
继续构造剩余部分的排列。- 在递归完成后,需要进行回溯操作,即将当前元素从
path
中移除,将其标记为未使用false
,以便生成其他排列。permute
函数是主函数,用于初始化变量并调用backtracking
进行排列的生成。- 最后返回
ans
即为所有可能的排列结果。
复杂度
时间复杂度:
O(N! * N)
- 时间复杂度:O(N! * N),其中 N 是数组的长度。算法通过回溯的方式生成所有可能的排列,而每个排列的长度是 N。因此总共有 N! 个排列,每个排列需要 O(N) 的时间复杂度来生成。
空间复杂度
O(N)
- 空间复杂度:O(N),其中 N 是数组的长度。算法使用了额外的一个长度为 N 的数组 path 来保存当前已选取的元素,以及一个长度为 N 的数组 used 来记录数字是否已经被使用过。此外,还有一个二维数组 ans 用于保存所有的排列结果。因此总共需要 O(N) 的空间复杂度。
c++ 代码
class Solution {
public:
vector<vector<int>> ans; // 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
ans.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
if (used[i]) continue; // 如果该元素已经被使用过,跳过不处理
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
}
}
/**
* 生成给定数组的全排列
* @param nums 给定数组
* @return 所有可能的排列结果
*/
vector<vector<int>> permute(vector<int>& nums) {
ans.clear(); // 清空结果数组
path.clear(); // 清空当前排列
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 ans; // 返回所有可能的排列结果
}
};
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