2012-03-09 14 views
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Ho una matrice di numeri interi: n[].Combinatorics: genera tutti gli "stati" - combinazioni di array

Inoltre, ho un array (Nr[]) contiene numeri interi n.length. Ho bisogno di generare tutte le combinazioni di n[] in un modo che segue:

/* let n.length == 3 and Nr[0] = 2, Nr[1] = 3, Nr[2] = 3 */ 
n = {0, 0, 0}; 
n = {1, 0, 0}; 
n = {2, 0, 0}; 
n = {0, 1, 0}; 
n = {0, 2, 0}; 
n = {0, 3, 0}; 
n = {0, 0, 1}; 
... 
n = {1, 1, 0}; 
n = {1, 2, 0}; 
n = {1, 3, 0}; 
n = {2, 1, 0}; 
n = {2, 2, 0}; 
n = {2, 3, 0}; 
n = {1, 1, 1}; 
... 
n = {0, 1, 1}; 
// many others 

L'obiettivo è quello di trovare tutte le combinazioni di n, dove n[i] può essere 0 to Nr[i].

Non ci sono riuscito ... Come risolverlo in Java? O non in Java ...

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dove sono i tuoi codici? e quale linea hai problemi? – Kent

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Il problema era molto più grande, non avevo affatto buone idee ( – ivkremer

risposta

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si potrebbe desiderare di utilizzare recursion, provare tutte le possibilità per ogni indice, e ricorsivamente richiamare con sottoarray, "senza" l'ultimo elemento.

public static void printPermutations(int[] n, int[] Nr, int idx) { 
    if (idx == n.length) { //stop condition for the recursion [base clause] 
     System.out.println(Arrays.toString(n)); 
     return; 
    } 
    for (int i = 0; i <= Nr[idx]; i++) { 
     n[idx] = i; 
     printPermutations(n, Nr, idx+1); //recursive invokation, for next elements 
    } 
} 

invocare con:

public static void main(String[] args) { 
    /* let n.length == 3 and Nr[0] = 2, Nr[1] = 3, Nr[2] = 3 */ 
    int[] n = new int[3]; 
    int Nr[] = {2,3,3 }; 
    printPermutations(n, Nr, 0); 
} 

ti porterà:

[0, 0, 0] 
[0, 0, 1] 
[0, 0, 2] 
[0, 0, 3] 
[0, 1, 0] 
[0, 1, 1] 
[0, 1, 2] 
[0, 1, 3] 
[0, 2, 0] 
[0, 2, 1] 
[0, 2, 2] 
[0, 2, 3] 
[0, 3, 0] 
[0, 3, 1] 
[0, 3, 2] 
[0, 3, 3] 
[1, 0, 0] 
[1, 0, 1] 
[1, 0, 2] 
[1, 0, 3] 
[1, 1, 0] 
[1, 1, 1] 
[1, 1, 2] 
[1, 1, 3] 
[1, 2, 0] 
[1, 2, 1] 
[1, 2, 2] 
[1, 2, 3] 
[1, 3, 0] 
[1, 3, 1] 
[1, 3, 2] 
[1, 3, 3] 
[2, 0, 0] 
[2, 0, 1] 
[2, 0, 2] 
[2, 0, 3] 
[2, 1, 0] 
[2, 1, 1] 
[2, 1, 2] 
[2, 1, 3] 
[2, 2, 0] 
[2, 2, 1] 
[2, 2, 2] 
[2, 2, 3] 
[2, 3, 0] 
[2, 3, 1] 
[2, 3, 2] 
[2, 3, 3] 

Nota tuttavia - che l'utilizzo di questo metodo non stampa tutti gli elementi, come si descrive, ma in un ordine diverso allora il vostro esempio.

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Mi hai aiutato molto, grazie! – ivkremer

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risposta eccellente, ma come si può adattare questo alle combinazioni? –

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@domes: Intendi qualcosa di simile a quello coperto in [questo thread] (http: // StackOverflow.it/a/10149671/572670) [questo è php e non java, ma ho fornito uno pseudo codice, che ovviamente può essere implementato anche in java]? O stai cercando [tutte le permutazioni] (http://stackoverflow.com/a/9148661/572670)? – amit

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Nota: A differenza della logica delle domande, il seguente codice è superiore in esclusiva, come lo standard in Java, ad es. ingresso 3 conterà 0-2 (incluso), non da 0 a 3.

Questo può essere fatto senza ricorsione in questo modo:

public static void printPermutations(int... size) { 
    int total = 1; 
    for (int i : size) 
     total *= i; 
    int[] n = new int[size.length]; 
    for (int value = 0; value < total; value++) { 
     int remain = value; 
     for (int i = size.length - 1; i >= 0; i--) { 
      n[i] = remain % size[i]; 
      remain /= size[i]; 
     } 
     System.out.println(Arrays.toString(n)); 
    } 
} 

prova

printPermutations(2, 3, 3); 

Uscita

[0, 0, 0] 
[0, 0, 1] 
[0, 0, 2] 
[0, 1, 0] 
[0, 1, 1] 
[0, 1, 2] 
[0, 2, 0] 
[0, 2, 1] 
[0, 2, 2] 
[1, 0, 0] 
[1, 0, 1] 
[1, 0, 2] 
[1, 1, 0] 
[1, 1, 1] 
[1, 1, 2] 
[1, 2, 0] 
[1, 2, 1] 
[1, 2, 2] 

Come esercizio in Java 8 stream, ecco una classe per iterare o eseguire lo streaming delle permutazioni.

Come usare:

// Using Iterator 
for (int[] n : Permutations.iterable(2, 3, 3)) 
    System.out.println(Arrays.toString(n)); 

// Using streams 
Permutations.stream(2, 3, 3) 
      .parallel() 
      .map(Arrays::toString) // this will be done in parallel 
      .forEachOrdered(System.out::println); 

// Getting all 
int[][] results = Permutations.get(2, 3, 3); 
for (int[] n : results) 
    System.out.println(Arrays.toString(n)); 

Tutti e tre producono lo stesso output come sopra.

Ecco il codice:

class Permutations implements Spliterator<int[]>, Iterator<int[]> { 

    public static Stream<int[]> stream(int... sizes) { 
     return StreamSupport.stream(spliterator(sizes), false); 
    } 

    public static Spliterator<int[]> spliterator(int... sizes) { 
     long total = sum(sizes); 
     return (total == 0 ? Spliterators.emptySpliterator() : new Permutations(sizes.clone(), 0, total)); 
    } 

    public static Iterable<int[]> iterable(int... sizes) { 
     long total = sum(sizes); 
     if (total == 0) 
      return Collections.emptyList(); 
     int[] clonedSizes = sizes.clone(); 
     return new Iterable<int[]>() { 
      @Override public Iterator<int[]> iterator() { return new Permutations(clonedSizes, 0, total); } 
      @Override public Spliterator<int[]> spliterator() { return new Permutations(clonedSizes, 0, total); } 
     }; 
    } 

    public static int[][] get(int... sizes) { 
     long total = sum(sizes); 
     if (total == 0) 
      return new int[0][]; 
     if (total > Integer.MAX_VALUE) 
      throw new IllegalArgumentException("Invalid sizes (overflow): " + Arrays.toString(sizes)); 
     Permutations generator = new Permutations(sizes.clone(), 0, total); 
     int[][] result = new int[(int) total][]; 
     for (int i = 0; i < result.length; i++) 
      result[i] = generator.next(); 
     return result; 
    } 

    private static long sum(int[] sizes) { 
     long total = 1; 
     for (int size : sizes) { 
      if (size < 0) 
       throw new IllegalArgumentException("Invalid size: " + size); 
      try { 
       total = Math.multiplyExact(total, size); // Java 8+: Fail on overflow 
      } catch (@SuppressWarnings("unused") ArithmeticException e) { 
       throw new IllegalArgumentException("Invalid sizes (overflow): " + Arrays.toString(sizes)); 
      } 
     } 
     return total; 
    } 

    private final int[] sizes; 
    private final long end; 
    private long  next; 

    Permutations(int[] sizes, long start, long end) { 
     this.sizes = sizes; 
     this.end = end; 
     this.next = start; 
    } 

    @Override 
    public boolean hasNext() { 
     return (this.next < this.end); 
    } 

    @Override 
    public int[] next() { 
     if (this.next == this.end) 
      throw new NoSuchElementException(); 
     long value = this.next++; 
     int[] arr = new int[this.sizes.length]; 
     for (int i = arr.length - 1; i >= 0; i--) { 
      arr[i] = (int) (value % this.sizes[i]); 
      value /= this.sizes[i]; 
     } 
     return arr; 
    } 

    @Override 
    public int characteristics() { 
     // Note: Can easily be made SORTED by implementing a Comparator<int[]> 
     return ORDERED | DISTINCT | NONNULL | IMMUTABLE | SIZED | SUBSIZED; // not SORTED or CONCURRENT 
    } 

    @Override 
    public long estimateSize() { 
     return this.end - this.next; 
    } 

    @Override 
    public boolean tryAdvance(Consumer<? super int[]> action) { 
     if (this.next == this.end) 
      return false; 
     action.accept(next()); 
     return true; 
    } 

    @Override 
    public Spliterator<int[]> trySplit() { 
     if (this.next > this.end - 2) 
      return null; 
     long split = (this.end - this.next)/2 + this.next; 
     Permutations prefix = new Permutations(this.sizes, this.next, split); 
     this.next = split; 
     return prefix; 
    } 

    @Override 
    public void forEachRemaining(Consumer<? super int[]> action) { 
     Spliterator.super.forEachRemaining(action); 
    } 

} 
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