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Python第k个排列怎么实现

本篇内容介绍了“Python第k个排列怎么实现”的有关知识,在实际案例的操作过程中,不少人都会遇到这样的困境,接下来就让小编带领大家学习一下如何处理这些情况吧!希望大家仔细阅读,能够学有所成!

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题目


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:

  • "123"

  • "132"

  • "213"

  • "231"

  • "312"

  • "321"

给定 nk,返回第 k 个排列。

说明:

  • 给定 n 的范围是 [1, 9]。

  • 给定 k 的范围是[1, n!]。

示例 1:

输入: n = 3, k = 3
输出: "213"

示例 2:

输入: n = 4, k = 9
输出: "2314"

解题思路


思路:DFS + 剪枝

先审题,题目中说明,给定集合 [1, 2, 3, ..., n]n! 中排列。按大小顺序列出所有排列情况,进行标记,然后返回第 k 个排列。

那么按照题意,我们最容易想到的就是列出 [1, 2, 3 ..., n] 个元素全排列,然后返回第 k 个排列,但是这样效率可能会非常低,而且我们也没有必要去求得所有的全排列。

在这里我们可以先看看规律,题目中开始就说了,按照大小顺序列出所有排列情况。也就说,n 个元素组合的数,这个数每个元素都是从小到大进行选择的。例如示例 1:

输入:n = 3, k = 3

在这里,给定的 n 为 3,那么要组合的数为 3 位数。这里它的全排列情况如下:

  • "123"

  • "132"

  • "213"

  • "231"

  • "312"

  • "321"

我们可以发现,第一个元素是从 1 开始选择,逐渐增大。当首元素确定之后,第二个元素同样是从小到大选择的,例如 123132

根据上面的分析,我们可以发现,假设给定 n 个元素,

当确定首元素时,后面元素则有 (n-1)! 中排列组合数,也就意味着首元素选择后,当前分支会产生 (n-1)! 种排列数。以此类推,当确定前面两个元素时,后面能产生的排列数则为 (n-2)!。那么:

  • 当 k 大于前面分支能够产生的排列数时,我们可以直接跳过;

  • 当 k 小于或等于当前分支产生的排列数时,也就说明要找的答案在这个分支的某个排列中,这个时候,我们递归去求解(确定逐个元素)。

具体的代码如下。

class Solution:
    def getPermutation(self, n: int, k: int) -> str:
        # 阶乘数组
        arr = [1 for _ in range(n+1)]
        for i in range(2, n+1):
            arr[i] = arr[i-1] * i

        used = [False for _ in range(n+1)]


        def dfs(k, tmp):
            """
            Args:
                tmp: 排列元素选择数组
            """
            cnt = len(tmp)

            if cnt == n:
                return ''.join(tmp)
            
            # 排列数,
            # 这里注意,刚开始排列数组中元素个数 cnt 为 0,
            # 此时要开始添加元素,所以要去除当前元素,计算后续的排列数,
            # 所以排列数为 (n-cnt-1)!,对应 arr[n-cnt-1]
            arr_num = arr[n-cnt-1]
            
            # 比较 k 与当前分支的排列数
            for i in range(1, n+1):
                if used[i]:
                    continue
                if k > arr_num:
                    # 剪枝
                    # 如果 k 大于当前分支排列数,更新 k,跳过当前分支
                    k -= arr_num
                    continue
                # 否则,将当前数添加到排列中
                tmp.append(str(i))
                used[i] = True
                # 继续向下选择
                return dfs(k, tmp)

        
        return dfs(k, [])

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新闻标题:Python第k个排列怎么实现
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