计算一维组合数的java实现
背景很简单,就是从给定的m个不同的元素中选出n个,输出所有的组合情况!
例如:从1到m的自然数中,选择n(n<=m)个数,有多少种选择的组合,将其输出!
本方案的代码实现逻辑是比较成熟的方案:
* 一个bit位(boolean)一维数组中,初始化全为0(false), 然后给左边的n个位初始化为1(true)。
* <> 从左向右找第一个10的位置,将10换位程01,然后将这个01左边的所有的1全都移位到数组的最左边,此时得到的1所在位置下标对应序列即为一个组合数。
* <> 循环重复上面的<>步骤的操作,直到所有的1都移动到最右边为止。
先不多说其他的,直接将代码贴在这里,以供有需要的伙伴借鉴:
/**
* @author "shihuc"
* @date 2016年12月1日
*/ import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays; /**
* @author chengsh05
*
* 组合算法实现,支持产品列表页的筛选模块实现全静态化。
*
* 给定m个不同的数,从中选择出n个数的不同选择方法有多少种?
* 答案:一共有 n!/(n-m)!*m!
*
* 存储计算出来的组合结构,组合元素之间用逗号分隔
* 例如1,2,3的全组合:
* "1,", "2,", "3,","1,2,", "1,3,", "2,3,", "1,2,3,"
*/
public class Combination { /**
* 从m个元素中取出n个元素,获取排序好了的组合数列表,同一个组合中的元素按从小到大排序。
*
* @param m 组合的元素基数
* @param n 组合的被选元素个数
* @return 排序好后的组合列表
* @throws Exception
*/
public ArrayList<String> getCombinations(int m, int n) throws Exception{ if(m < n){
throw new IllegalCombinationInputException();
} ArrayList<String> resCom = calcCombination(m, n); return resCom;
} /**
* 通过移位方式,计算给定m个数中取出n个数的组合列表。
*
* 具体思路:
* 一个bit位(boolean)数组中,初始化全为0(false), 然后给左边的n个位初始化为1(true)。
* <1> 从左向右找第一个10的位置,将10换位程01,然后将这个01左边的所有的1全都 移位到数组的最左边,此时得到的1所在位置下标对应的序列即为一个组合数。
* <2> 循环重复上面的<1>步骤的操作,直到所有的1都移动到最右边为止。
*
* @param m 输入的基数个数
* @param n 组合被选元素格式
* @return 原始组合数列表,即没有排序的组合
*/
private ArrayList<String> calcCombination(int m, int n){
boolean base[] = new boolean[m];
Arrays.fill(base, false);
for(int i=; i<n; i++){
base[i] = true;
}
return combination(base,m,n);
} private ArrayList<String> combination(boolean a[], int m, int n){
ArrayList<String> combination = new ArrayList<String>();
while(!isAllZeroLeft(a, m, n)){
for(int i=; i<m-; i++){
if(a[i] == true && a[i+] == false){
String elem = calcElement(a); //计算出一个组合元素
//System.out.println(elem);
combination.add(elem);
oneZeroSwap(a, i, i+); //完成10/01换位
moveFrontOneToLeft(a, i); //完成剩余左边的1全向最左边搬移操作
break;
}
}
} //最后一个元素也是组合的一个,即所有的1(true)都到了数组的最右边
combination.add(calcElement(a));
return combination;
} /**
* 异或操作实现不开辟新的存储空间完成两个数的位置交换。
*
* @param a 待操作数所在的数组
* @param x 待交换位置的第一个数在数组中的下标
* @param y 待交换位置的第二个数在数组中的下标
*/
private void oneZeroSwap(boolean a[], int x, int y){
a[x] = a[x] ^ a[y];
a[y] = a[y] ^ a[x];
a[x] = a[x] ^ a[y];
} /**
* 判断10作01交换位置后,是否实现了数组a中右端的n个元素全为1(true),这个结果作为10/01换位结束标识
*
* @param a 10/01换位的输入数组
* @param m 计算组合的元数据个数
* @param n 计算组合的被选取元素个数
* @return true表示10/01换位结束,false表示还可以继续
*/
private boolean isAllZeroLeft(boolean a[], int m, int n){
int gap = m - n;
for(int i=; i<gap; i++){
if(a[i]){
return false;
}
}
return true;
} /**
* 将10/01换位之后数组左边的全部1都搬移到数组的最左边。
*
* @param a 待操作的组合数组
* @param end 指明搬移操作的范围,在end数组下标左边的进行搬移, 这个end的值小于数组的长度
*/
private void moveFrontOneToLeft(boolean a[], int end){
int oneCnt = ;
for(int i=; i<end; i++){
if(a[i]){
oneCnt++;
a[i] = false;
}
}
for(int i=; i<oneCnt; i++){
a[i] = true;
}
} /**
* 计算当前数组中的组合元素的值,数组元素为1(true)的对应的下标的全集,即为所需的一个组合元素值
*
* @param a 待操作的组合数组
* @return 一个组合的值, 去掉了最后的一个逗号分隔符
*/
private String calcElement(boolean a[]){
String elem = "";
for(int i=; i<a.length; i++){
if(a[i]){
elem += (i+) + ",";
}
}
return elem.substring(, elem.length() - );
} /**
* @param args
* @throws Exception
*/
public static void main(String[] args) throws Exception {
int m = , n = ;
Combination combination = new Combination();
ArrayList<String> coms = combination.getCombinations(m, n);
for(int i = ; i<coms.size(); i++){
System.out.println(coms.get(i));
}
}
}
代码中定义的Exception的类:
/**
* @author "shihuc"
* @date 2016年12月1日
*/ /**
* @author chengsh05
*
*/
public class IllegalCombinationInputException extends Exception{ private static final long serialVersionUID = 678024281707796100L; public IllegalCombinationInputException(){
super("The combination base number should be not less than the selection number.");
} }
此算法思路,在很多场景下还是值得借鉴的!
算法是计算机科学的灵魂,坚持算法学习和应用......
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