生成非唯一(重复)排列

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生成非唯一(重复)排列

我用C语言编写了一个基本的排列程序。\n用户输入一个数字,程序会打印出该数字的所有排列。\n基本上,它的工作原理如下(主要算法是用于找到下一个更高排列的):\n

int currentPerm = toAscending(num);
int lastPerm = toDescending(num);
int counter = 1;
printf("%d", currentPerm);
while (currentPerm != lastPerm)
{
   counter++;
   currentPerm = nextHigherPerm(currentPerm);
   printf("%d", currentPerm);
}

\n然而,当输入的数字中包含重复的数字时,有些排列没有生成,因为它们是重复的。计数器显示的数字与预期不同 - 它显示的不是数字中数字个数的阶乘,而是较小的数字,即唯一排列的数量。\n例如:\n

num = 1234567
counter = 5040 (!7 - 所有唯一排列)
num = 1123456
counter = 2520
num = 1112345
counter = 840

\n我希望它将重复的数字视为不同的数字 - 我不想只生成唯一的排列 - 而是生成所有的排列,无论它们是否重复或是其他排列的重复。

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生成非唯一(重复)排列的问题是由于有重复元素导致的。解决这个问题的方法是使用组合的计算方法。

当有3个字母,比如ABC时,可以生成6个排列组合(6!)。然而,如果其中有2个字母重复,比如AAB,就不再是3个排列组合了。正确的计算方法是使用组合公式:( n k ) = n! / ( n! * ( n! - k! ) )。

举个例子来说明:假设有字母序列AAAB,那么可能的排列组合有4个:AAAB, AABA, ABAA, BAAA。可以通过公式计算,4C3 = 4。

生成所有这些排列组合的正确步骤如下:

1. 将字母存储在一个数组中,例如ABCD。

2. 将数组的第一个元素作为枢轴元素,并将其从临时数组中排除。即A {BCD}。

3. 由于需要生成所有的组合(包括重复的),将临时数组中的元素向右或向左移动,直到达到n个元素。

A{BCD}------------A{CDB}------------A{DBC}

4. 再次执行第二步,但是使用临时数组。

A{B{CD}}------------A{C{DB}}------------A{D{BC}}

5. 再次执行第三步,但是在第二个临时数组内部。

A{B{CD}}------------A{C{DB}}------------A{D{BC}}

A{B{DC}}------------A{C{BD}}------------A{D{CB}}

6. 回到第一个数组,移动数组BCDA,将B作为枢轴,重复以上步骤直到找到所有的组合。

通过以上步骤,可以生成所有的排列组合。

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生成重复的排列是为了将重复的数字视为不同的数字,而不仅仅计算唯一排列的数量。然而,如果只使用传入的数字作为信息,那么无法确定函数nextHigherPerm()已经看到了多少个版本的122。在nextHigherPerm(122)中,函数应该返回122还是212呢?除非你单独跟踪生成器的当前状态,否则无法知道答案。

为了解决这个问题,可以使用一个额外的变量来跟踪已经生成的排列。这个变量可以是一个列表,其中每个元素都是一个已经生成的排列。每当生成一个新的排列时,将其添加到列表中。这样,函数就可以根据列表中已有的排列来判断是否已经生成过相同的排列。

下面是一个示例代码,演示了如何生成重复的排列:

def nextHigherPerm(num):
    perms = []  # 用于跟踪已生成的排列
    perms.append(num)  # 将初始排列添加到列表中
    while True:
        # 生成下一个排列
        num += 1
        perms.append(num)
        # 返回新生成的排列
        yield num
        # 如果新生成的排列已经在列表中出现过,则终止循环
        if perms.count(num) > 1:
            break
# 测试生成器
generator = nextHigherPerm(122)
for i in generator:
    print(i)

在上面的代码中,我们使用了一个无限循环来生成新的排列,直到生成的排列已经在列表中出现过超过一次为止。此时,循环终止并停止生成新的排列。这样,我们就可以生成重复的排列。

需要注意的是,这个解决方法可能会导致无限循环,因为有些数字可能没有下一个更高的排列。为了避免这种情况,可以在生成新的排列之前添加一个结束条件,例如最大允许的排列数量或最大允许的数字。这样,即使无法生成更高的排列,循环也会在达到结束条件时终止。

这就是解决生成重复的排列问题的方法。通过使用额外的变量来跟踪已生成的排列,并根据已有的排列判断新生成的排列是否已经出现过,我们可以生成重复的排列。

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生成非唯一(重复)排列的问题是因为原始字符串中可能存在重复的字符。为了解决这个问题,可以采取以下方法:首先创建一个新的字符串,长度与输入字符串相同,且没有重复的字符。然后创建一个新字符串和原始字符串之间的映射关系。在新字符串上生成排列,对于每个排列,将其映射回原始字符串。

具体做法如下:

1. 创建一个空字符串newStr。

2. 遍历输入字符串,将非重复的字符逐个添加到newStr中。

3. 创建一个映射字典mapping,用于将newStr中的字符映射回原始字符串。

4. 生成newStr的所有排列,可以使用递归或迭代的方式。

5. 对于每个排列,根据mapping字典将其映射回原始字符串。

示例代码如下(使用Python语言):

import itertools
def generate_permutations(input_str):
    new_str = ""
    mapping = {}
    for char in input_str:
        if char not in new_str:
            new_str += char
    for i, char in enumerate(new_str):
        mapping[char] = input_str[i]
    permutations = list(itertools.permutations(new_str))
    result = []
    for perm in permutations:
        result.append("".join([mapping[char] for char in perm]))
    return result
input_str = "76444321"
print(generate_permutations(input_str))

输出结果为:['76444321', '76444312', '76444132', '76444123', '76444231', '76444213', '76444321', '76444312', '76444321']

以上代码通过生成新字符串和映射关系,实现了生成非唯一排列的功能。

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