求子集

http://www.cnblogs.com/grandyang/p/4309345.html

Given a set of distinct integers,S, return all possible subsets.

Note:

Elements in a subset must be in non-descending order.

The solution set must not contain duplicate subsets.


For example,

IfS=[1,2,3], a solution is:

[

  [3],

  [1],

  [2],

  [1,2,3],

  [1,3],

  [2,3],

  [1,2],

  []

]


这道求子集合的问题,由于其要列出所有结果,按照以往的经验,肯定要是要用递归来做。这道题其实它的非递归解法相对来说更简单一点,下面我们先来看非递归的解法,由于题目要求子集合中数字的顺序是非降序排列的,所有我们需要预处理,先给输入数组排序,然后再进一步处理,最开始我在想的时候,是想按照子集的长度由少到多全部写出来,比如子集长度为0的就是空集,空集是任何集合的子集,满足条件,直接加入。下面长度为1的子集,直接一个循环加入所有数字,子集长度为2的话可以用两个循环,但是这种想法到后面就行不通了,因为循环的个数不能无限的增长,所以我们必须换一种思路。我们可以一位一位的网上叠加,比如对于题目中给的例子[1,2,3]来说,最开始是空集,那么我们现在要处理1,就在空集上加1,为[1],现在我们有两个自己[]和[1],下面我们来处理2,我们在之前的子集基础上,每个都加个2,可以分别得到[2],[1, 2],那么现在所有的子集合为[], [1], [2], [1, 2],同理处理3的情况可得[3], [1, 3], [2, 3], [1, 2, 3], 再加上之前的子集就是所有的子集合了,代码如下:


解法一:

// Non-recursionclass Solution {public:

    vector > subsets(vector &S) {

        vector > res(1);

        sort(S.begin(), S.end());

        for(inti =0; i < S.size(); ++i) {

            intsize = res.size();

            for(intj =0; j < size; ++j) {

                res.push_back(res[j]);

                res.back().push_back(S[i]);

            }

        }

        return res;

    }

};


整个添加的顺序为:

[]

[1]

[2]

[1 2]

[3]

[1 3]

[2 3]

[1 2 3]


下面来看递归的解法,相当于一种深度优先搜索,参见网友JustDoIt的博客,由于原集合每一个数字只有两种状态,要么存在,要么不存在,那么在构造子集时就有选择和不选择两种情况,所以可以构造一棵二叉树,左子树表示选择该层处理的节点,右子树表示不选择,最终的叶节点就是所有子集合,树的结构如下:


                        []       

                  /          \       

                  /            \   

                /              \

              [1]                []

          /      \          /    \

          /        \        /      \       

      [12]      [1]      [2]    []

      /    \    /  \    /  \    / \

  [123] [12] [13] [1] [23] [2] [3] []


解法二:

// Recursionclass Solution {public:

    vector > subsets(vector &S) {

        vector > res;

        vectorout;

        sort(S.begin(), S.end());

        getSubsets(S, 0,out, res);

        return res;

    }

    voidgetSubsets(vector &S,intpos, vector &out, vector > &res) {

        res.push_back(out);

        for(inti = pos; i < S.size(); ++i) {

            out.push_back(S[i]);

            getSubsets(S, i +1,out, res);

            out.pop_back();

        }

    }

};


整个添加的顺序为:

[]

[1]

[1 2]

[1 2 3]

[1 3]

[2]

[2 3]

[3]


最后我们再来看一种解法,这种解法是CareerCup书上给的一种解法,想法也比较巧妙,把数组中所有的数分配一个状态,true表示这个数在子集中出现,false表示在子集中不出现,那么对于一个长度为n的数组,每个数字都有出现与不出现两种情况,所以共有2n中情况,那么我们把每种情况都转换出来就是子集了,我们还是用题目中的例子, [1 2 3]这个数组共有8个子集,每个子集的序号的二进制表示,把是1的位对应原数组中的数字取出来就是一个子集,八种情况都取出来就是所有的子集了,参见代码如下:

 123Subset

0FFF[]

1FFT3

2FTF2

3FTT23

4TFF1

5TFT13

6TTF12

7TTT123


解法三:

class Solution {public:

    vector > subsets(vector &S) {

        vector > res;

        sort(S.begin(), S.end());

        intmax =1<< S.size();

        for(intk =0; k < max; ++k) {

            vectorout= convertIntToSet(S, k);

            res.push_back(out);

        }

        return res;

    }

    vector convertIntToSet(vector &S,int k) {

        vector sub;

        intidx =0;

        for(inti = k; i >0; i >>=1) {

            if((i &1) ==1) {

                sub.push_back(S[idx]);

            }

            ++idx;

        }

        return sub;

    }

};

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