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Go语言实现的排列组合问题实例(n个数中取m个)

  • 时间:2022-07-19 20:02 编辑: 来源: 阅读:
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摘要:Go语言实现的排列组合问题实例(n个数中取m个)
本文实例讲述了Go语言实现的排列组合问题。分享给大家供大家参考,具体如下: [b](一)组合问题[/b] 组合是一个基本的数学问题,本程序的目标是输出从n个元素中取m个的所有组合。 例如从[1,2,3]中取出2个数,一共有3中组合:[1,2],[1,3],[2,3]。(组合不考虑顺序,即[1,2]和[2,1]属同一个组合) 本程序的思路(来自网上其他大神): (1)创建有n个元素数组,数组元素的值为1表示选中,为0则没选中。 (2)初始化,将数组前m个元素置1,表示第一个组合为前m个数。 (3)从左到右扫描数组元素值的“10”组合,找到第一个“10”组合后将其变为“01”组合,同时将其左边的所有“1”全部移动到数组的最左端。 (4)当某次循环没有找到“10“组合时,说明得到了最后一个组合,循环结束。 例如求5中选3的组合: 1 1 1 0 0 //1,2,3 1 1 0 1 0 //1,2,4 1 0 1 1 0 //1,3,4 0 1 1 1 0 //2,3,4 1 1 0 0 1 //1,2,5 1 0 1 0 1 //1,3,5 0 1 1 0 1 //2,3,5 1 0 0 1 1 //1,4,5 0 1 0 1 1 //2,4,5 0 0 1 1 1 //3,4,5 效率情况:20个元素中取5个,共15504个结果,耗时约10ms. 代码实现:
[u]复制代码[/u] 代码如下:
package huawei import (     "fmt"     "time" ) /* 【排列组合问题:n个数中取m个】 */ func Test10Base() {     nums := []int{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}     m := 5     timeStart := time.Now()     n := len(nums)     indexs := zuheResult(n, m)     result := findNumsByIndexs(nums, indexs)     timeEnd := time.Now()     fmt.Println("count:", len(result))     fmt.Println("result:", result)     fmt.Println("time consume:", timeEnd.Sub(timeStart))     //结果是否正确     rightCount := mathZuhe(n, m)     if rightCount == len(result) {         fmt.Println("结果正确")     } else {         fmt.Println("结果错误,正确结果是:", rightCount)     } } //组合算法(从nums中取出m个数) func zuheResult(n int, m int) [][]int {     if m < 1 || m > n {         fmt.Println("Illegal argument. Param m must between 1 and len(nums).")         return [][]int{}     }     //保存最终结果的数组,总数直接通过数学公式计算     result := make([][]int, 0, mathZuhe(n, m))     //保存每一个组合的索引的数组,1表示选中,0表示未选中     indexs := make([]int, n)     for i := 0; i < n; i++ {         if i < m {             indexs[i] = 1         } else {             indexs[i] = 0         }     }     //第一个结果     result = addTo(result, indexs)     for {         find := false         //每次循环将第一次出现的 1 0 改为 0 1,同时将左侧的1移动到最左侧         for i := 0; i < n-1; i++ {             if indexs[i] == 1 && indexs[i+1] == 0 {                 find = true                 indexs[i], indexs[i+1] = 0, 1                 if i > 1 {                     moveOneToLeft(indexs[:i])                 }                 result = addTo(result, indexs)                 break             }         }         //本次循环没有找到 1 0 ,说明已经取到了最后一种情况         if !find {             break         }     }     return result } //将ele复制后添加到arr中,返回新的数组 func addTo(arr [][]int, ele []int) [][]int {     newEle := make([]int, len(ele))     copy(newEle, ele)     arr = append(arr, newEle)     return arr } func moveOneToLeft(leftNums []int) {     //计算有几个1     sum := 0     for i := 0; i < len(leftNums); i++ {         if leftNums[i] == 1 {             sum++         }     }     //将前sum个改为1,之后的改为0     for i := 0; i < len(leftNums); i++ {         if i < sum {             leftNums[i] = 1         } else {             leftNums[i] = 0         }     } } //根据索引号数组得到元素数组 func findNumsByIndexs(nums []int, indexs [][]int) [][]int {     if len(indexs) == 0 {         return [][]int{}     }     result := make([][]int, len(indexs))     for i, v := range indexs {         line := make([]int, 0)         for j, v2 := range v {             if v2 == 1 {                 line = append(line, nums[j])             }         }         result[i] = line     }     return result }
注:n个元素中取m个一共有多少种取法可直接通过数学公式计算得出,即:
[u]复制代码[/u] 代码如下:
//数学方法计算排列数(从n中取m个数) func mathPailie(n int, m int) int {     return jieCheng(n) / jieCheng(n-m) } //数学方法计算组合数(从n中取m个数) func mathZuhe(n int, m int) int {     return jieCheng(n) / (jieCheng(n-m) * jieCheng(m)) } //阶乘 func jieCheng(n int) int {     result := 1     for i := 2; i <= n; i++ {         result *= i     }     return result }
通过此公式可以简单的验证一下上述程序的结果是否正确。 [b](二)排列问题[/b] 从n个数中取出m个进行排列,其实就是组合算法之后,对选中的m个数进行全排列。而全排列的问题在之前的文章中已经讨论过了。 代码实现:
[u]复制代码[/u] 代码如下:
func pailieResult(nums []int, m int) [][]int {     //组合结果     zuhe := zuheResult(nums, m)     //保存最终排列结果     result := make([][]int, 0)     //遍历组合结果,对每一项进行全排列     for _, v := range zuhe {         p := quanPailie(v)         result = append(result, p...)     }     return result } //n个数全排列 //如输入[1 2 3],则返回[123 132 213 231 312 321] func quanPailie(nums []int) [][]int {     COUNT := len(nums)     //检查     if COUNT == 0 || COUNT > 10 {         panic("Illegal argument. nums size must between 1 and 9.")     }     //如果只有一个数,则直接返回     if COUNT == 1 {         return [][]int{nums}     }     //否则,将最后一个数插入到前面的排列数中的所有位置     return insertItem(quanPailie(nums[:COUNT-1]), nums[COUNT-1]) } func insertItem(res [][]int, insertNum int) [][]int {     //保存结果的slice     result := make([][]int, len(res)*(len(res[0])+1))     index := 0     for _, v := range res {         for i := 0; i < len(v); i++ {             //在v的每一个元素前面插入新元素             result[index] = insertToSlice(v, i, insertNum)             index++         }         //在v最后面插入新元素         result[index] = append(v, insertNum)         index++     }     return result } //将元素value插入到数组nums中索引为index的位置 func insertToSlice(nums []int, index int, value int) []int {     result := make([]int, len(nums)+1)     copy(result[:index], nums[:index])     result[index] = value     copy(result[index+1:], nums[index:])     return result }
希望本文所述对大家Go语言程序设计有所帮助。
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