如何从一组对象生成组合？

Question

我需要从 5 个对象的集合中获取 7 个对象的所有可能组合。没有重复的组合（选择的顺序无关紧要，即以不同顺序选择的相同对象被视为相同的组合）。

我已经实现了，它工作正常并产生了正确的结果:

String[] vegetablesSet = {"Pepper", "Cabbage", "Tomato", "Carrot", "Beans", "Cucumber", "Peas"};
final int SALAD_COMBINATION_SIZE = 5; // Example: {"Tomato", "Cabbage", "Cucumber", "Pepper", "Carrot"} 

Set<Set<String>> allSaladCombinations = new HashSet<>();
for (int i = 1, max = 1 << vegetablesSet.length; i < max; i++) {
   Set<String> set = new HashSet<>();
   int count = 0;
   for (int j = 0, k = 1; j < vegetablesSet.length; j++, k <<= 1) {
      if ((k & i) != 0) {
         set.add(vegetablesSet[j]);
         count++;
      }
   }
   if (count == SALAD_COMBINATION_SIZE) {
      allSaladCombinations.add(set);
   }
}

for (Set<String> set : allSaladCombinations) {
   for (String vegatable : set) {
      System.out.print(vegatable + " ");
   }
   System.out.println();
}

输出正确：找到了21个正确的组合。

但是它使用了一个按位运算符，在我看来，它的可读性、可维护性和可扩展性都不是很好。我想将它重构或完全重写为一种更加灵活和易于理解的面向对象的方法。我对如何使用OOP和递归实现这一点非常感兴趣。

我不在我的项目中使用GoogleGuava、ApacheCommons或CombinatoricsLib。我不想只为一个方法包含整个第三方库。我在网站上搜索了类似的问题，但发现只有很好的清晰排列实现：https://stackoverflow.com/a/14486955

这些情况有一些相似的含义，但对象的顺序对我来说并不重要，在我的情况下，它们被认为是相同的组合，不应该计算。

Answer 1

你可以试试这个代码：

    public static void main(String[] args) {
        String[] vegetablesSet = { "Pepper", "Cabbage", "Tomato", "Carrot", "Beans", "Cucumber", "Peas" };
        Set<Set<String>> result = new HashSet<>();      
        combinations(vegetablesSet, new ArrayList<>(), result, 5, 0);
        result.forEach(System.out::println);
    }

    public static void combinations(String[] values, List<String> current, Set<Set<String>> accumulator, int size, int pos) {
        if (current.size() == size) {
            Set<String> toAdd = current.stream().collect(Collectors.toSet());
            if (accumulator.contains(toAdd)) {
                throw new RuntimeException("Duplicated value " + current);
            }
            accumulator.add(toAdd);
            return;
        }
        for (int i = pos; i <= values.length - size + current.size(); i++) {
            current.add(values[i]);
            combinations(values, current, accumulator, size, i + 1);
            current.remove(current.size() - 1);
        }
    }

基本思想是从当前位置开始只获取元素，并使用递归来混合不同的选项。

如果您想要一个更简单的方法调用，您可以创建一个包装器方法，如下所示:

    public static Set<Set<String>> combinations(String[] values) {
        Set<Set<String>> result = new HashSet<>();
        combinations(values, new ArrayList<>(), result, SALAD_COMBINATION_SIZE, 0);
        return result;
    }

编辑：另一种方法是对 1 和 0 进行不同的排列（在本例中为 5 个 1 和 2 个零）以创建掩码，然后将在组合中转换。我觉得它比以前的解决方案更自然，因为它不使用循环，除了掩码应用程序（隐含在流操作中）：

    public static void combinations2(String[] values, String current, Set<Set<String>> accumulator, int ones, int zeroes) {
        if (ones + zeroes == 0) {
            accumulator.add(IntStream.range(0, values.length)
                    .filter(position -> '1' == current.charAt(position))
                    .mapToObj(position -> values[position])
                    .collect(Collectors.toSet()));
            return;
        }
        if (ones > 0) {
            combinations2(values, current + "1", accumulator, ones - 1, zeroes);
        }
        if (zeroes > 0) {
            combinations2(values, current + "0", accumulator, ones, zeroes - 1);
        }
    }

包装方法：

public static Set<Set<String>> combinations(String[] values) {
        Set<Set<String>> result = new HashSet<>();
        combinations2(values, "", result, SALAD_COMBINATION_SIZE, values.length - SALAD_COMBINATION_SIZE);
        return result;
    }