全排列算法

一、什么是全排列算法

全排列是指把给定的一组数字或字符按照一定顺序进行排列,通常使用回溯法来实现。全排列算法的基本思路是通过交换数组中的元素,找出所有的可能性。

在算法中,可以将要排列的序列看成一个树形图,每一个节点是一个状态,通常每一层表示一次交换。在回溯过程中,程序会记录每个状态的选择记录,在最终叶子节点,程序进入回溯阶段,然后回退一层进行下一次的交换,直到所有的可能情况都被遍历过。


#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>

using namespace std;

void permute(vector<int> data, int start, int end){
     if(start==end){
         for(int i=0;i<data.size();i++)
            cout<<data[i]<< " ";
         cout<<"\n";
     }
     else{
        for(int i=start;i<=end;i++){
            swap(data[start],data[i]);
            permute(data,start+1,end);
            swap(data[start],data[i]);
        }
     }
}

int main(){
    vector<int> data={1,2,3};
    permute(data,0,data.size()-1);
    return 0;
}

二、全排列的时间复杂度

全排列算法的时间复杂度是 O(n*n!),其中 n 表示要排列的序列的长度。

解释:程序总共进行 n! 次的调用,每次调用需要交换 n 次,所以总时间复杂度是 O(n*n!)。

三、全排列的应用场景

全排列算法有着广泛的应用场景,例如:

1. 在密码破解场景中,如果密码是由数字或字母组成的,可以使用全排列算法生成所有可能的情况,然后与破解的密码进行比对,找到正确的密码。

2. 在数学中,全排列可以用于计算排列组合,例如在十个人中选取三个人的所有可能。

3. 在图像匹配中,全排列可以用于找到匹配度最高的图像。

四、全排列和全组合的区别

全排列和全组合是两个不同的概念。全排列是将一组数字或字符按照排列顺序进行排列,可以通过交换字符的位置来获取不同的排列方式。全组合则是从一组数字或字符中选取其中若干个进行组合,忽略顺序。

举个例子:

假设有三个数字 {1,2,3},全排列会生成六个排列:{1,2,3}、{1,3,2}、{2,1,3}、{2,3,1}、{3,1,2}、{3,2,1}。

而全组合则只会生成四种情况:{1,2}、{1,3}、{2,3}、{1,2,3}。

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