题目描述
输出自然数1到n所有不重复的排列,即n的全排列,要求所产生的任一数字序列中不允许出现重复的数字。
我们可以模拟出n个盒子和n张卡片,我们需要将n张卡片分别放到n个盒子里,且每个盒子只能放1张卡片,那有多少种方案呢?
我们来模拟一下放卡片。
现在放了第1张卡片,接下来亦是如此。
产生排列"1 2 3"。
经过综上,已经完成了一种排列。那是不是就结束了呢?显然不是!因为产生了一种排列后需要立即返回,现在我们要把第3张卡片收回。
取回了第3张卡片后,发现手里仍然只有第3张卡片,没有别的选择,于是不得不把2号卡片收回。
现在手里有2张卡片了,分别是2、3号卡片。现在需要把3号卡片放入第2个盒子里,放好后再把2号卡片放到3号盒子里,产生排列"1 3 2"。
接下来按照上面的程序去模拟,会依次生成所有排列"2 1 3"、"2 3 1"、"3 1 2"、"3 2 1"。
这个模拟的过程,就是dfs的基本操作。
现在请出代码。
考虑2个情况:1是如何往盒子里放卡片,2是放过的卡片就不能放到其他盒子里了,因为一个盒子只能放1个卡片。这里1个for循环和标记判断就能搞定。
for(i=;i<=n;i++)//从1到n个盒子产生排列
{
if(b[i]==)//如果卡片在手上,b[i]==0表示第i号卡片在手上
{
a[step]=i;//将第i个卡片放入第step个盒子里
b[i]=;//标记第i号卡片不在手上
}
}
这里a数组是表示小盒子,b数组是标记卡片是否在手上。step表示正处在第step个盒子上。
OK,现在已经处理掉第step个盒子了,接下来往深处走,处理第step+1个盒子。如何处理step+1个盒子呢?其实和处理第step个盒子是一样的。显然我们需要把刚才处理第step个盒子封装成函数。
inline void dfs(int step)//处理第step个盒子
{
for(i=;i<=n;i++)//从1到n个盒子产生排列
{
if(b[i]==)//如果卡片在手上,b[i]==0表示第i号卡片在手上
{
a[step]=i;//将第i个卡片放入第step个盒子里
b[i]=;//标记第i号卡片不在手上
}
}
return;
}
好,写成函数就好办了,在处理完第step个盒子后,就要处理第step+1个盒子,方法就是dfs(step+1)。
inline void dfs(int step)//处理第step个盒子
{
for(i=;i<=n;i++)//从1到n个盒子产生排列
{
if(b[i]==)//如果卡片在手上,b[i]==0表示第i号卡片在手上
{
a[step]=i;//将第i个卡片放入第step个盒子里
b[i]=;//标记第i号卡片不在手上
dfs(step+);//通过递归实现处理下一个盒子
b[i]=;//一定要把刚才尝试的卡片收回,才能进行下一次尝试
}
}
return;
}
上面b[i]=0十分重要,因为在一次摆放尝试结束返回时,如果不把刚才的卡片收回,那将无法进行下一次摆放。
还有一个问题,什么时候才能输出一个满足要求的序列呢?我们再回到那张模拟图。
由图可知,当满足条件时应该就是卡片全部都在盒子里。当我们要处理第n+1个盒子时,说明前n个盒子都已经放好卡片了。
inline void dfs(int step)//处理第step个盒子
{
if(step==n+)//如果前面n个盒子已经排列好
{
for(i=;i<=n;i++)//输出
{
cout<<a[i]<<' ';
}
cout<<endl;
return;//非常重要!返回之前一步,也就是最近调用一次dfs的地方,否则程序将无止境地调用下去
}
for(i=;i<=n;i++)//从1到n个盒子产生排列
{
if(b[i]==)//如果卡片在手上,b[i]==0表示第i号卡片在手上
{
a[step]=i;//将第i个卡片放入第step个盒子里
b[i]=;//标记第i号卡片不在手上
dfs(step+);//通过递归实现处理下一个盒子
b[i]=;//一定要把刚才尝试的卡片收回,才能进行下一次尝试
}
}
return;
}
完整代码如下:
#include <stdio.h>
#include <iostream>
using namespace std;
int a[],b[],n;
void print()
{
int i;
for(i=;i<=n;i++)
{
cout<<a[i]<<' ';
}
cout<<endl;
}
inline void dfs(int i)//现在是第i层,也可以看成是第i个盒子,把数据放到这个盒子里
{
int j;
if(i==n+)//如果到达了第n+1层说明已经搜索完成,输出
{
print();//输出方案
return;//返回上一层(上一个盒子)
}
for(j=;j<=n;j++)//开始放数据
{
if(b[j]==)//这个数可以放(未标记)
{
a[i]=j;//放这个数
b[j]=;//标记被放过了
dfs(i+);//放第i+1个盒子(层)
b[j]=;//返回之前一步,回溯
}
}
}
int main()
{
ios::sync_with_stdio(false);
cin>>n;
dfs();//开始深搜
return ;
}
通过一个例子我们发现,dfs也就那回事。还是开头那句话:理解深搜的重要关键点是在于解决“现在该怎么做”。至于“接下来该怎么做”和“现在该怎么做”是一样的(这在骗分中十分重要)。比如上述程序的dfs(step)就是当你在第step个盒子前你应该怎么做。通常应该用循环把每一种可能都试一遍,当这步解决后就处理下一步[dfs(step+1)]。
下面是dfs的模版。
inline void dfs(int step)
{
判断边界
开始尝试每一种可能
{
...
dfs(step+);//继续下一步
}
return;//返回
}