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krahets
2023-07-21 21:54:51 +08:00
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commit ca5bde2b6c
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@@ -14,7 +14,7 @@
</div>
## 无重复的情况
## 无相等元素的情况
!!! question
@@ -28,6 +28,8 @@
![全排列的递归树](permutations_problem.assets/permutations_i.png)
### 代码实现
想清楚以上信息之后,我们就可以在框架代码中做“完形填空”了。为了缩短代码行数,我们不单独实现框架代码中的各个函数,而是将他们展开在 `backtrack()` 函数中。
=== "Java"
@@ -118,13 +120,15 @@
[class]{}-[func]{permutationsI}
```
### 重复选择剪枝
需要重点关注的是,我们引入了一个布尔型数组 `selected` ,它的长度与输入数组长度相等,其中 `selected[i]` 表示 `choices[i]` 是否已被选择。我们利用 `selected` 避免某个元素被重复选择,从而实现剪枝。
如下图所示,假设我们第一轮选择 1 ,第二轮选择 3 ,第三轮选择 2 ,则需要在第二轮剪掉元素 1 的分支,在第三轮剪掉元素 1, 3 的分支。**此剪枝操作可将搜索空间大小从 $O(n^n)$ 降低至 $O(n!)$** 。
![全排列剪枝示例](permutations_problem.assets/permutations_i_pruning.png)
## 考虑重复的情况
## 考虑相等元素的情况
!!! question
@@ -138,9 +142,13 @@
观察发现,在第一轮中,选择 $1$ 或选择 $\hat{1}$ 是等价的,因为在这两个选择之下生成的所有排列都是重复的。因此,我们应该把 $\hat{1}$ 剪枝掉。同理,在第一轮选择 $2$ 后,第二轮选择中的 $1$ 和 $\hat{1}$ 也会产生重复分支,因此也需要将第二轮的 $\hat{1}$ 剪枝。
本质上看,**我们的目标是实现在某一轮选择中,多个相等的元素仅被选择一次**。
![重复排列剪枝](permutations_problem.assets/permutations_ii_pruning.png)
本质上看,**我们的目标是实现在某一轮选择中,多个相等的元素仅被选择一次**。因此,在上一题的代码的基础上,我们考虑在每一轮选择中开启一个哈希表 `duplicated` ,用于记录该轮中已经尝试过的元素,并将重复元素剪枝。
### 代码实现
在上一题的代码的基础上,我们考虑在每一轮选择中开启一个哈希表 `duplicated` ,用于记录该轮中已经尝试过的元素,并将重复元素剪枝。
=== "Java"
@@ -230,6 +238,8 @@
[class]{}-[func]{permutationsII}
```
### 两种剪枝对比
注意,虽然 `selected` 和 `duplicated` 都起到剪枝的作用,但他们剪掉的是不同的分支:
- **剪枝条件一**:整个搜索过程中只有一个 `selected` 。它记录的是当前状态中包含哪些元素,作用是避免某个元素在 `state` 中重复出现。
@@ -239,7 +249,7 @@
![两种剪枝条件的作用范围](permutations_problem.assets/permutations_ii_pruning_summary.png)
## 复杂度分析
### 复杂度分析
假设元素两两之间互不相同,则 $n$ 个元素共有 $n!$ 种排列(阶乘);在记录结果时,需要复制长度为 $n$ 的列表,使用 $O(n)$ 时间。因此,**时间复杂度为 $O(n!n)$** 。