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Backtracking - Permutation

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小牛编辑
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2023-12-01

given a collection of numbers, return all posibile permutations.

For example, [1,2,3] have the following permutations:
[1,2,3], [1,3,2], [2,1,3], [2,3,1], [3,1,2], and [3,2,1].

题目翻译:
给定一个整形数组,要求求出这个数组的所有变形体,具体例子看上文中给出的例子就可以.

题目分析:
这道题很直接,几乎算是没有坑,相信大家都可以理解题目的要求. Permutation的解题方法和Combination几乎是相同的,唯一需要注意的是,Permutation需要加一个bool类型的数组来进行记录哪个元素访问了,哪个没有,这样才不会导致重复出现,并且不同于Combination的一点是,Permutation不需要排序.

解题思路:
遇到这种问题,很显然,第一个想法我们首先回去想到DFS,递归求解,对于数组中的每一个元素,找到以他为首节点的Permutations,这就要求在递归中,每次都要从数组的第一个元素开始遍历,这样,,就引入了另外一个问题,我们会对于同一元素访问多次,这就不是我们想要的答案了,所以我们引入了一个bool类型的数组,用来记录哪个元素被遍历了(通过下标找出对应).在对于每一个Permutation进行求解中,如果访问了这个元素,我们将它对应下表的bool数组中的值置为true,访问结束后,我们再置为false.

时间复杂度分析:
这道题同Combination,所以对于这道题的解答,时间复杂度同样是O(n!)

代码如下:

  1. class Solution {
  2. public:
  3. vector<vector<int> > permute(vector<int> &num) {
  4. vector<vector<int>> permutations;
  5. if(num.size() == 0) //invalid corner case check
  6. return permutations;
  7. vector<int> curr;
  8. vector<bool> isVisited(num.size(), false); //using this bool type array to check whether or not the elments has been visited
  9. backTracking(permutations,curr,isVisited,num);
  10. return permutations;
  11. }
  12. void backTracking(vector<vector<int>>& ret, vector<int> curr, vector<bool> isVisited, vector<int> num)
  13. {
  14. if(curr.size() == num.size())
  15. {
  16. ret.push_back(curr);
  17. return;
  18. }
  19. for(int i = 0; i < num.size(); ++i)
  20. {
  21. if(isVisited[i] == false)
  22. {
  23. isVisited[i] = true;
  24. curr.push_back(num[i]);
  25. backTracking(ret,curr,isVisited,num);
  26. isVisited[i] = false;
  27. curr.pop_back();
  28. }
  29. }
  30. }
  31. };

Permutations II

Given a collection of numbers that might contain duplicates, return all possible unique permutations.

For example,
[1,1,2] have the following unique permutations:
[1,1,2], [1,2,1], and [2,1,1].

题目翻译:
给定一个整形数组,这个数组中可能会包含重复的数字,要求我们返回的是这个数组不同的Permutations,也就是说每一种可能的permutation在最后的答案中只能出现一次.上文的例子能清晰的告诉读者不同的地方.

题目分析:
对于这道题。也是要求permutation,大体上的解题思路和Permutations是相同的,但是不同点在哪里呢?
不同点为:

  1. 这个给定的数组中可能会含有相同的数字.
  2. 最后答案不接受重复相同的答案组.

对于这两点要求,Permutations的解法是无法解决的,所以我们就要考虑怎样满足以上两个要求. 我们可以对整个input数组进行排序,在求解答案的时候,只要一个元素的permutation求出来了,在这个元素后面和这个元素相同的元素,我们完全都可以pass掉,其实这个方法在sum和combination里面已经是屡试不爽了.

解题思路:
除了加上对于重复答案的处理外,剩下思路同Permutation一模一样。

时间复杂度:
O(n!)

代码如下:

  1. class Solution {
  2. public:
  3. vector<vector<int> > permuteUnique(vector<int> &num) {
  4. vector<vector<int>> permutations;
  5. if(num.size() == 0)
  6. return permutations;
  7. vector<int> curr;
  8. vector<bool> isVisited(num.size(), false);
  9. /* we need to sort the input array here because of this array
  10. contains the duplication value, then we need to skip the duplication
  11. value for the final result */
  12. sort(num.begin(),num.end());
  13. DFS(permutations,curr,num,isVisited);
  14. return permutations;
  15. }
  16. void DFS(vector<vector<int>>& ret, vector<int> curr, vector<int> num, vector<bool> isVisited)
  17. {
  18. if(curr.size() == num.size())
  19. {
  20. ret.push_back(curr);
  21. return;
  22. }
  23. for(int i = 0; i < num.size(); ++i)
  24. {
  25. if(isVisited[i] == false)
  26. {
  27. isVisited[i] = true;
  28. curr.push_back(num[i]);
  29. DFS(ret,curr,num,isVisited);
  30. isVisited[i] = false;
  31. curr.pop_back();
  32. while(i < num.size()-1 && num[i] == num[i+1]) //we use this while loop to skip the duplication value in the input array.
  33. ++i;
  34. }
  35. }
  36. }
  37. };