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  • next_permutation函数


    next_permutation函数

    这是一个求一个排序的下一个排列的函数,可以遍历全排列,要包含头文件<algorithm>
    下面是以前的笔记    与之完全相反的函数还有prev_permutation
     
    (1) int 类型的next_permutation

    int main()
    {
         int a[3];
           a[0]=1;a[1]=2;a[2]=3;
        do
       {
          cout<<a[0]<<" "<<a[1]<<" "<<a[2]<<endl;
        } while (next_permutation(a,a+3)); //参数3指的是要进行排列的长度
                                                       //如果存在a之后的排列,就返回true。如 果a是最后一个排列没有后继,返回false,每执行一次,a就变成它的后继
    }

    输出:
     
     1 2 3
     1 3 2
     2 1 3
     2 3 1
     3 1 2
     3 2 1
     
     
    如果改成 while(next_permutation(a,a+2));
    则输出:
     1 2 3
     2 1 3
    只对前两个元素进行字典排序
    显然,如果改成 while(next_permutation(a,a+1)); 则只输出:1 2 3

    若排列本来就是最大的了没有后继,则next_permutation执行后,会对排列进行字典升序排序,相当于循环
     

     int list[3]={3,2,1};
    next_permutation(list,list+3);
    cout<<list[0]<<" "<<list[1]<<" "<<list[2]<<endl;
    //输出: 1 2 3

    (2) char 类型的next_permutation
     

    int main()
    {
        char ch[205];
        cin >> ch;
        sort(ch, ch + strlen(ch) );
       //该语句对输入的数组进行字典升序排序。如输入9874563102 cout<<ch; 将输出     0123456789,这样就能输出全排列了
     
         char *first = ch;
         char *last = ch + strlen(ch);
     
        do {
        cout<< ch << endl;
        }while(next_permutation(first, last));
        return 0;
    }
     
    //这样就不必事先知道ch的大小了,是把整个ch字符串全都进行排序
    //若采用 while(next_permutation(ch,ch+5)); 如果只输入1562,就会产生错误,因为ch中第五个元素指向未知
    //若要整个字符串进行排序,参数5指的是数组的长度,不含结束符

    (3) string 类型的next_permutation
     

    int main()
    {
     string line;
     while(cin>>line&&line!="#")
    {
     if(next_permutation(line.begin(),line.end())) //从当前输入位置开始
    cout<<line<<endl;
     else cout<<"Nosuccesor
    ";
    }
    }
     
     
     
    int main()
    {
     string line;
     while(cin>>line&&line!="#")
    {
    sort(line.begin(),line.end());//全排列
    cout<<line<<endl;
     while(next_permutation(line.begin(),line.end()))
    cout<<line<<endl;
    }
    }

    next_permutation 自定义比较函数
     

    #include<iostream> //poj 1256 Anagram
    #include<string>
    #include<algorithm>
    using namespace std;
    int cmp(char a,char b) //'A'<'a'<'B'<'b'<...<'Z'<'z'.
    {
     if(tolower(a)!=tolower(b))
     return tolower(a)<tolower(b);
     else
     return a<b;
    }
    int main()
    {
     char ch[20];
     int n;
           cin>>n;
           while(n--)
         {
              scanf("%s",ch);
         sort(ch,ch+strlen(ch),cmp);
             do
             {
                   printf("%s
    ",ch);
             }while(next_permutation(ch,ch+strlen(ch),cmp));
          }
     return 0;
    }


    了解C++的童鞋都知道algorithm里面有个next_permutation可以求下一个排列数,通过《STL 源码剖析》(或者自己读代码)可以知道其实现,比如:

    abcd  next_permutation ->  abdc

    那么,为什么abcd的下一个是abdc而不是acbd呢?

    说简单一点,用 1,2,3,4 代替 a,b,c,d,可以得到:

    原排列                  中间转换                值
    1,2,3,4        3,2,1            ((3 * (3) + 2) * (2) + 1) * (1) = 23
    1,2,4,3        3,2,0            ((3 * (3) + 2) * (2) + 0) * (1) = 22
    1,3,2,4        3,1,1            ((3 * (3) + 1) * (2) + 1) * (1) = 21
    1,3,4,2        3,1,0            ((3 * (3) + 1) * (2) + 0) * (1) = 20
    1,4,3,2        3,0,1            ((3 * (3) + 0) * (2) + 1) * (1) = 19
    .                  .                     .
    .                  .                     .
    .                  .                     .
    4,3,2,1        0,0,0            ((0 * (3) + 0) * (2) + 0) * (1) = 0
                                   |      |      |                       |                    |                   |
                                   |      |                              |                    |
                                   |                                     |


     上面的中间转换指的是:每一个数字后面比当前位数字大的数字的个数。比如:

    1,3,4,2  中,1 后面有(3, 4, 2) 他们都大于1,所以第一位是 3
                                  3 后面有(4, 2), 但只有4大于3,所以第二位是 1
                                  4 后面有(2), 没有比4 大的,所以第三位是 0
                                  最后一位后面肯定没有更大的,所以省略了一个0。

    经过这种转换以后,就得到了一种表示方式(中间转换),这种表达方式和原排列一一对应,可以相互转化。

    仔细观察这种中间表达方式,发现它的第一位只能是(0,1,2,3),第二位只能是(0,1,2),第三位只能是(0,1)。通常,数字是用十进制表示的,计算机中用二进制,但是现在,我用一种特殊的进制来表示数:

    第一位用1进制,第二位用2进制。。。

    于是就得到了这种中间表示方式的十进制值。如:

                                                                  阶                  
                                                |                  |                    |
    1,1,0    ---->   ((1 * (3) + 1) * (2) + 0) * (1) = 8

    3,1,0    ---->   ((3 * (3) + 1) * (2) + 0) * (1) = 20

    这样,就可以得到一个十进制数和一个排列之间的一一对应的关系。
    现在排列数和有序的十进制数有了一一对应的关系(通过改变对应关系,可以使十进制数升序)。

    到这里已经可以很容易的得到任意一个排列了,但是还没有完,这种不定进制还有其他用处:

    在写程序的时候,很容易遇到一种情况就是:有好几种类别的状态需要存储,但是对象的数量过大,需要对这种状态表示方式进行压缩。比如:

    enum A{
    A_1,
    A_2,
    A_3,
    };

    enum B{
    B_1,
    B_2,
    B_3,
    B_4,
    B_5,
    };

    struct State{
    A a : 2;
    B b : 3;
    };

    其实 a 可以表示4个状态,b可以表示8个状态,因为State总共有3×5=15,也就是说4位就足够了,这里多用了1位(当然有人可能会说,现在内存这么大,谁在乎1bit呀,告诉你,我在乎!),不考虑对齐。

    下面用上面介绍的方法来压缩:
    A 有3种状态,B有5种状态,那么如果把A放在高位,那么对于一个状态(注意enum从0开始):
    (A_3,B_3),就是2×5+3=13
    (A_2,B_5),就是1×5+4=9

    (A_1,B_1),就是0×5+0=0
    (A_3,B_5),就是2×5+4=14

    这样就可以节省1bit啦。如果这个State有1M个,那就可以节省1M内存如果有1G呢,就省1G啦,有些时候,这种表示状态的小对象,充斥在程序的各个角落。

    从数字到状态也很容易,就像进制转换一样先除,再模,就OK了。

    总结下:

        先说了next_permutation的问题,引出排列的另一种表达方式,然后引入了一种不定进制的表示将其转化为十进制数字,从而使的排列数和有序的十进制数一一对应起来。
        从这种不定进制的表示方式,描述一种压缩状态的方法。

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