LeetCode 第 47 题:全排列 II

传送门:47. 全排列 II

给定一个可包含重复数字的序列,返回所有不重复的全排列。

示例:

输入: [1,1,2]
输出:
[
  [1,1,2],
  [1,2,1],
  [2,1,1]
]

同《剑指 Offer》(第 2 版)第 38 题:输入一个字符串,按字典序打印出该字符串中字符的所有排列。例如输入字符串 abc,则打印出由字符 a、b、c 所能排列出来的所有字符串 abc、acb、bac、bca、cab 和 cba 。

  • 如何解决重复问题。
  • 使用一个数,通过二进制“左移”和“右移”判断一个数是否被使用过。

注意:去除重复结果。

image-20190110151008360

注意:上面这种思路不能处理有重复元素的问题。

Python 代码:首先排序,如果后一个数和前一个数相等,并且前一个数没有使用过,就要 continue 。

class Solution:
    def permutation(self, nums):
        """
        :type nums: List[int]
        :rtype: List[List[int]]
        """

        l = len(nums)
        res = []
        if l == 0:
            return res
        # 因为含有重复数组,所以先排序
        nums.sort()
        marked = [False for _ in range(l)]
        self.__dfs(nums, 0, [], marked, res)
        return res

    def __dfs(self, nums, index, path, marked, res):
        if index == len(nums):
            res.append(path[:])
            return
        for i in range(len(nums)):
            if not marked[i]:
                if i > 0 and nums[i] == nums[i - 1] and not marked[i - 1]:
                    continue
                marked[i] = True
                path.append(nums[i])
                self.__dfs(nums, index + 1, path, marked, res)
                path.pop()
                marked[i] = False

特别注意:1、首先将数组排序,以便后续去重;

2、就是在遍历的时候:

if i > 0 and nums[i] == nums[i - 1] and not marked[i - 1]:
    continue

说明:i > 0 是因为后面要用到索引 i - 1。后一个数等于之前的数,而之前的数又没有用过,这是导致重复的原因,把这种情况排除掉就可以了,可以认为这个操作是一个剪枝。

(以上是最经典的写法,下面的写法有一定技巧性。)


解法2:大雪菜的思路:

由于有重复元素的存在,这道题的枚举顺序和 Permutations 不同。先将所有数从小到大排序,这样相同的数会排在一起;从左到右依次枚举每个数,每次将它放在一个空位上;对于相同数,我们人为定序,就可以避免重复计算:我们在 dfs 时记录一个额外的状态,记录上一个相同数存放的位置 start,我们在枚举当前数时,只枚举 start+1、start+2、...、n 这些位置

image-20190122110442868

Python 代码:

# 38、数字排列
# 输入一组数字(可能包含重复数字),输出其所有的排列方式。
#
# 样例
# 输入:[1,2,3]
#
# 输出:
#       [
#         [1,2,3],
#         [1,3,2],
#         [2,1,3],
#         [2,3,1],
#         [3,1,2],
#         [3,2,1]
#       ]

# 参考资料:https://www.acwing.com/solution/AcWing/content/776/

class Solution:
    def permutation(self, nums):
        """
        :type nums: List[int]
        :rtype: List[List[int]]
        """

        l = len(nums)
        res = []
        if l == 0:
            return res
        # 因为含有重复数组,所以先排序
        nums.sort()
        path = [0 for _ in range(l)]
        self.__dfs(nums, 0, 0, path, 0, res)

        return res

    def __dfs(self, nums, index, start, path, state, res):
        if index == len(nums):
            res.append(path[:])
            return

        if index == 0 or nums[index] != nums[index - 1]:
            start = 0

        for i in range(start, len(nums)):
            if (state >> i & 1) == 0:
                # 如果当前的数没有使用过
                # 这一句不好理解
                path[i] = nums[index]
                self.__dfs(nums, index + 1, i + 1, path, state + (1 << i), res)


if __name__ == '__main__':
    nums = [1, 1, 2]
    solution = Solution()
    result = solution.permutation(nums)
    print(result)

C++ 代码:

image-20190122111729038

时间复杂度分析:搜索树中最后一层共 n! 个节点,前面所有层加一块的节点数量相比于最后一层节点数是无穷小量,可以忽略。且最后一层节点记录方案的计算量是 O(n),所以总时间复杂度是 O(n×n!)

Python 代码:

# 38、数字排列
# 输入一组数字(可能包含重复数字),输出其所有的排列方式。
#
# 样例
# 输入:[1,2,3]
#
# 输出:
#       [
#         [1,2,3],
#         [1,3,2],
#         [2,1,3],
#         [2,3,1],
#         [3,1,2],
#         [3,2,1]
#       ]

# 参考资料:https://www.acwing.com/solution/AcWing/content/776/

class Solution:
    def permutation(self, nums):
        """
        :type nums: List[int]
        :rtype: List[List[int]]
        """

        l = len(nums)
        res = []
        if l == 0:
            return res
        # 因为含有重复数组,所以先排序
        nums.sort()
        marked = [False for _ in range(l)]
        path = [0 for _ in range(l)]
        self.__dfs(nums, 0, 0, path, marked, res)
        return res

    def __dfs(self, nums, index, start, path, marked, res):
        if index == len(nums):
            res.append(path[:])
            return
        for i in range(start, len(nums)):
            if not marked[i]:
                marked[i] = True
                # 这一句不好理解
                path[i] = nums[index]
                if index + 1 < len(nums) and nums[index] != nums[index + 1]:
                    self.__dfs(nums, index + 1, 0, path, marked, res)
                else:
                    self.__dfs(nums, index + 1, i + 1, path, marked, res)
                marked[i] = False


if __name__ == '__main__':
    nums = [1, 1, 2]
    solution = Solution()
    result = solution.permutation(nums)
    print(result)

注意:不要忘记递归前和回溯时,对状态进行更新。

(本节完)

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