【leetcode】排列序列

给出集合 [1,2,3,...,n],其所有元素共有 n! 种排列。

按大小顺序列出所有排列情况,并一一标记,当 n = 3 时, 所有排列如下:

  1. "123"
  2. "132"
  3. "213"
  4. "231"
  5. "312"
  6. "321"

给定 n 和 k,返回第 k 个排列。

示例 1:

输入:n = 3, k = 3
输出:"213"

示例 2:

输入:n = 4, k = 9
输出:"2314"

示例 3:

输入:n = 3, k = 1
输出:"123"

提示:

  • 1 <= n <= 9
  • 1 <= k <= n!

解题思路:

例如: n = 4, k = 9

        可以知道全排列有:4*3*2*1 = 24种,如下:红色框住的为第9个

                

        从上图可知,以1开头的全排列 (4-1)! = 6 共6种

        9 / 6 = 1······3,也就是该数位于2开头的第三个。

        同理,第一位2确定后,剩下三位 1 3 4,接下来需要确定第二位;

       

              

        由上面的图片可知, 1 3 4全排列每一列分别有两个数3-1)!,3 / 2 = 1······1,可知位于第二列开头的第一个

然后确定第三位 ,第三位则还剩下2个数:1和4;

        1和4的全排列:

       

                                 

        1 4排列,每类(2-1)! = 1,1 / 1 = 1·····0,可知位于1开头的第一个

        最后一位数,只有一种情况:  (1-1)! = 1

具体算法如下:

1、定义一个逆康托数组,记录n位数字对应每个数字开头序列的个数,例如4位数prenum[1, 1, 2, 6]

将k值-1,再进行计算,这里-1是为了  9 % 6 = 3,而数组下标从0开始,-1后方便计算。

2、定义一个valid数组[0.....n];记录还没有被使用的数字, 已经使用的需要移除

3、(k -1 ) / prenum[n - i - 1]   + 1就是分别计算每一位数字位于那一列;例如 (9 -1)/ 6  + 1= 2,说明第一个数字为2,ans累加vali[2] ,2被使用后erase掉,valid中剩余[0,1,3,4]

        然后k记录剩余未计算的数 8 % 6 = 2

        k = 2再重复计算,可得到 2/2 + 1 = 2;  再取走valid中的第2个

        同理依次取完。

完整代码如下:

class Solution {
public:string getPermutation(int n, int k) {//prenum = {0!, 1!, 2!, 3!, .....(n-1)!}vector<int> pernum(n);pernum[0] = 1;for(int i= 1; i < n; i++) {pernum[i] = pernum[i-1] * i;}//k-- 方便取余后计算k--;string ans;vector<int> valid(n+1);//生成[0,1,2....n]的数组iota(valid.begin(), valid.end(), 0);for(int i = 0; i < n; i++) {int order = k / pernum[n-i-1] + 1;ans += (valid[order] + '0');//用了就从数组中删除valid.erase(valid.begin() + order);k %= pernum[n-i-1];}return ans;}
};

拓展:康托展开,也就是在全排列中,给定一个序列,求该序列位于第几个。

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;class Solution {public://求阶乘int fact(int x) {int ret = 1;for(int i = 2; i <= x; i++) {ret *= i;}return ret;}int getStringId(string str) {int len = str.size();int ans = 0;for(int i = 0; i < len; i++) {int cnt = 0;//记录后面的数有几个比当前的数小;//例如2314  314中只有1个数比第一位小,说明该数位于第二列。for(int j = i + 1 ; j < len; j++) {if(str[j] < str[i]) {cnt ++;}}ans += cnt*fact(len- i -1);}return ans+1;}
};
int main()
{string s;cin >> s;Solution sol;cout << "位于序列第:" << sol.getStringId(s) << " 位" << endl;return 0;
}

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