java - 如何将所有数组排列迭代返回为二维数组？

Question

我正在尝试编写一个程序，它将迭代字符串数组的所有可能排列，并返回包含所有排列的二维数组。具体来说，我尝试使用长度为 4 的字符串数组返回 24 行 4 列的 2D 数组。

我只找到了迭代打印字符串的方法，但没有在数组中使用它们。我还找到了递归方法，但它们不起作用，因为我与其他人一起使用此代码，并且递归函数要困难得多。

对于我想要代码执行的操作，我知道标题应该是:

public class Permutation
{
     public String[][] arrayPermutation(String[] str)
     {
          //code to return 2D array
     }
}

//我尝试使用堆算法的递归方法，但是//它的参数非常复杂。

我对编程非常陌生，任何帮助将不胜感激。

Answer 1

您的排列问题基本上只是一个索引排列问题。 如果您可以对从 0 到 n - 1 的所有可能变化的数字进行排序，则可以将它们用作输入数组的索引，并简单地复制字符串。下面的算法不是最优的，但它足够图形化，可以迭代地解释和实现。

public static String[][] getAllPermutations(String[] str) {
    LinkedList<Integer> current = new LinkedList<>();
    LinkedList<Integer[]> permutations = new LinkedList<>();

    int length = str.length;
    current.add(-1);

    while (!current.isEmpty()) {
        // increment from the last position.
        int position = Integer.MAX_VALUE;
        position = getNextUnused(current, current.pop() + 1);
        while (position >= length && !current.isEmpty()) {
            position = getNextUnused(current, current.pop() + 1);
        }
        if (position < length) {
            current.push(position);
        } else {
            break;
        }

        // fill with all available indexes.
        while (current.size() < length) {
            // find first unused index.
            int unused = getNextUnused(current, 0);

            current.push(unused);
        }
        // record result row.
        permutations.add(current.toArray(new Integer[0]));
    }

    // select the right String, based on the index-permutation done before.
    int numPermutations = permutations.size();
    String[][] result = new String[numPermutations][length];
    for (int i = 0; i < numPermutations; ++i) {
        Integer[] indexes = permutations.get(i);
        String[] row = new String[length];
        for (int d = 0; d < length; ++d) {
            row[d] = str[indexes[d]];
        }
        result[i] = row;
    }

    return result;
}

public static int getNextUnused(LinkedList<Integer> used, Integer current) {
    int unused = current != null ? current : 0;
    while (used.contains(unused)) {
        ++unused;
    }
    return unused;
}

getAllPermutations 方法被组织在初始化部分、收集所有排列(数字)的循环中，最后将找到的索引排列转换为字符串排列。

由于从 int 到 String 的转换很简单，我只解释集合部分。循环迭代的时间与表示未完全耗尽或从内部终止的时间一样长。

首先，我们增加表示形式(当前)。为此，我们采用最后一个“数字”并将其增加到下一个自由值。然后，如果我们超过长度，我们弹出，并查看下一个数字(并递增它)。我们继续此操作，直到达到合法值(低于长度的一个)。

之后，我们用所有剩余的数字填充剩余的数字。完成后，我们将当前表示存储到数组列表中。

该算法在运行时方面并不是最优的!堆速度更快。但是迭代地实现堆需要一个不平凡的堆栈，这实现/解释起来很烦人。