【宽搜必备】康托展开(从公式解析到代码实现)

简介: 【宽搜必备】康托展开(从公式解析到代码实现)

 目录

1.公式解析

2.代码思路

3.核心代码


1.公式解析

1220: 【宽搜必备】康托展开及其逆运算

内存限制:128 MB时间限制:1.000 S

题目描述

给出正整数n(1<=n<=15)

任务一:给出n个数(1~n)的全排列,求按字典序从小到大是第几个排列;

任务二:给出一个正整数k,输出字典序从小到大的第k个排列。

康托展开是一个全排列到一个自然数的双射,常用于构建哈希表时的空间压缩。 康托展开的实质是计算当前排列在所有由小到大全排列中的顺序,因此是可逆的。

简单来说,康托展开可以求解一个排列的序号,比如:12345 序号为 1  ,12354序号为2,按字典序增加编号递增,依次类推。

先给出康托展开的公式:

X = A[0] * (n-1)! + A[1] * (n-2)! + … + A[n-1] * 0! +1

先对这个公式里变量进行解释,大家不理解这个公式没关系,慢慢往后看,很简单的。

它的意思是从右往左数第 i 位这个数是这个数前未出现的数,第X大。举个例子就明白这个公式了:

注意:计算的时候 要将X注意那一个+1,后面会解释为什么。

拿52413举例子:

①首先看第一个数 5,不管第一位是什么数,后面都有四位数,那么这四位数全排列的方式有 4!种,而如果第一位是 1 或 2 或 3 或 4 都会比5开头的字典序要小,所以可以令1,2,3,4分别作为开头,这样的话就会有 4 * 4!种排法要比  52413这种排法的字典序要小。

那么第一个数是1,2,3,4时候的字典序的个数数完了是 4 * 4! 种,且这些字典序都要比52413的字典序要小。

还有其他的排列方式比52413的字典序要小的吗?

②那么就可以固定第一位5,找下一位2,这时5已经用过了,所以从剩下的 1,2,3,4 里挑选比2小的数,一共1个,后面还剩三位,也就是3!种排列方式,那么这时候比 52413 字典序要小的又有  1 * 3!种,也就是当5在第一位,1在第二位的时候。

③再看第三位4,这时5,2都用了,所以从剩下的 1,3,4三个数中找比4小的数的个数,有两个比4小原理同上,所以这时候也可以有 2 * 2!种排列方式的字典序小于 52413

④再看第四位1,这时候会有 0 * 1!种

⑤再看第五位3,这时候会有0 * 0!种

综上所述:

对于序列: 52413 该序列展开后为: 4 * 4! + 1 * 3! + 2 * 2! + 0 * 1! + 0 * 0! ,计算结果是: 106

由于要加1,所以最后 52413 的编号为 107

为什么要加1?

可以这样看:我现在让你求12345的康托展开值,也就是:0*4!+ 0*3!+ 0*2!+ 0*1!+0*0! =  0 ,但实际上它是第0+1=1个……所以明白了吧~~

康托公式最小字典序的编号就是1。

那么我们就可以知道,康托展开公式为X = A[0] * (n-1)! + A[1] * (n-2)! + … + A[n-1] * 0! +1,不过,这如何实现呢?


2.代码思路

首先,我们要知道a[i]怎么求。众所周知,a[i]指的是此位在此数之前 还有多少种可填的数。那么,我们就可以看它后面有几个比它小的数即可。那么,就可以用循环遍历i+1-n,判断即可。

然后,我们要将这个累乘搞出来。这有两种方法。①提前算好累乘,用d数组存起来,到时候调用②在前面的遍历中顺带把累乘算了:设累乘结果f,累乘因数index,循环中f*=index,index++即可。

最后,将f与a[i]相乘,并加到x当中。同时,也不要忘记在计算结束后将s+1,因为前面所算的,是该序列前面的序列数。


3.核心代码

int kt(int a[],int n)
{
  int s=1;
  for(int i=1;i<=n;i++)
  {
    int index=1,f=1,count=0;
    for(int j=i+1;j<=n;j++)
    {
      f*=index;
      index++;
      if(a[i]>a[j]) count++; 
    }
    s=s+count*f;
  } 
  return s;
}

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