インタビューをプログラミングする際の一般的なタスクは (私のインタビューの経験からではありませんが)、文字列または整数を取り、可能なすべての順列をリストすることです。
これがどのように行われるか、およびそのような問題を解決するためのロジックの例はありますか?
いくつかのコード スニペットを見てきましたが、コメントや説明が不十分で、理解するのが困難でした。
インタビューをプログラミングする際の一般的なタスクは (私のインタビューの経験からではありませんが)、文字列または整数を取り、可能なすべての順列をリストすることです。
これがどのように行われるか、およびそのような問題を解決するためのロジックの例はありますか?
いくつかのコード スニペットを見てきましたが、コメントや説明が不十分で、理解するのが困難でした。
まず第一に、もちろん再帰の匂いがします!
あなたも原理を知りたがっていたので、私はできるだけ人間の言葉で説明しました。ほとんどの場合、再帰は非常に簡単だと思います。次の 2 つの手順を理解するだけで済みます。
人間の言葉で:
要するに:
- 1要素の順列は1要素です。
- 一連の要素の順列は、他の要素のすべての順列と連結された各要素のリストです。
例:
セットに要素が 1 つしかない場合 -->
それを返します。
パーマ(a) -> aセットに 2 つの文字がある場合: その中の各要素に対して: 次のように、残りの要素の順列が追加された要素を返します。
パーマ(ab) ->
a + パーマ (b) -> ab
b + パーマ(a) -> ba
さらに: セット内の各文字について: セットの残り > の順列で連結された文字を返します
パーマ(abc) ->
a + perm(bc) --> abc , acb
b + perm(ac) --> bac , bca
c + perm(ab) --> cab , cba
パーマ(abc...z) -->
a + パーマ(...)、b + パーマ(....)
....
http://www.programmersheaven.com/mb/Algorithms/369713/369713/permutation-algorithm-help/で疑似コードを見つけました:
makePermutations(permutation) {
if (length permutation < required length) {
for (i = min digit to max digit) {
if (i not in permutation) {
makePermutations(permutation+i)
}
}
}
else {
add permutation to list
}
}
C#
わかりました、そしてもっと手の込んだもの(そしてそれはc#とタグ付けされているので)、http ://radio.weblogs.com/0111551/stories/2002/10/14/permutations.htmlから:かなり長いですが、私はそれをコピーすることにしましたとにかく、投稿はオリジナルに依存していません。
この関数は文字列を受け取り、その正確な文字列のすべての可能な順列を書き留めます。たとえば、「ABC」が指定されている場合は、次のようになります。
ABC、ACB、BAC、BCA、CAB、CBA。
コード:
class Program
{
private static void Swap(ref char a, ref char b)
{
if (a == b) return;
var temp = a;
a = b;
b = temp;
}
public static void GetPer(char[] list)
{
int x = list.Length - 1;
GetPer(list, 0, x);
}
private static void GetPer(char[] list, int k, int m)
{
if (k == m)
{
Console.Write(list);
}
else
for (int i = k; i <= m; i++)
{
Swap(ref list[k], ref list[i]);
GetPer(list, k + 1, m);
Swap(ref list[k], ref list[i]);
}
}
static void Main()
{
string str = "sagiv";
char[] arr = str.ToCharArray();
GetPer(arr);
}
}
LINQ の使用が許可されている場合は、わずか 2 行のコードです。ここで私の答えを見てください。
編集
Tのリストからすべての順列(組み合わせではない)を返すことができる私の汎用関数は次のとおりです。
static IEnumerable<IEnumerable<T>>
GetPermutations<T>(IEnumerable<T> list, int length)
{
if (length == 1) return list.Select(t => new T[] { t });
return GetPermutations(list, length - 1)
.SelectMany(t => list.Where(e => !t.Contains(e)),
(t1, t2) => t1.Concat(new T[] { t2 }));
}
例:
IEnumerable<IEnumerable<int>> result =
GetPermutations(Enumerable.Range(1, 3), 3);
出力 - 整数リストのリスト:
{1,2,3} {1,3,2} {2,1,3} {2,3,1} {3,1,2} {3,2,1}
この関数は LINQ を使用するため、.net 3.5 以降が必要です。
ここで私は解決策を見つけました。Java で書かれていましたが、C# に変換しました。お役に立てば幸いです。
C# のコードは次のとおりです。
static void Main(string[] args)
{
string str = "ABC";
char[] charArry = str.ToCharArray();
Permute(charArry, 0, 2);
Console.ReadKey();
}
static void Permute(char[] arry, int i, int n)
{
int j;
if (i==n)
Console.WriteLine(arry);
else
{
for(j = i; j <=n; j++)
{
Swap(ref arry[i],ref arry[j]);
Permute(arry,i+1,n);
Swap(ref arry[i], ref arry[j]); //backtrack
}
}
}
static void Swap(ref char a, ref char b)
{
char tmp;
tmp = a;
a=b;
b = tmp;
}
class Program
{
public static void Main(string[] args)
{
Permutation("abc");
}
static void Permutation(string rest, string prefix = "")
{
if (string.IsNullOrEmpty(rest)) Console.WriteLine(prefix);
// Each letter has a chance to be permutated
for (int i = 0; i < rest.Length; i++)
{
Permutation(rest.Remove(i, 1), prefix + rest[i]);
}
}
}
任意のタイプの配列で必要な順列を生成するC#のわずかに変更されたバージョン。
// USAGE: create an array of any type, and call Permutations()
var vals = new[] {"a", "bb", "ccc"};
foreach (var v in Permutations(vals))
Console.WriteLine(string.Join(",", v)); // Print values separated by comma
public static IEnumerable<T[]> Permutations<T>(T[] values, int fromInd = 0)
{
if (fromInd + 1 == values.Length)
yield return values;
else
{
foreach (var v in Permutations(values, fromInd + 1))
yield return v;
for (var i = fromInd + 1; i < values.Length; i++)
{
SwapValues(values, fromInd, i);
foreach (var v in Permutations(values, fromInd + 1))
yield return v;
SwapValues(values, fromInd, i);
}
}
}
private static void SwapValues<T>(T[] values, int pos1, int pos2)
{
if (pos1 != pos2)
{
T tmp = values[pos1];
values[pos1] = values[pos2];
values[pos2] = tmp;
}
}
まず第一に、セットには文字列や整数ではなく順列があるため、「文字列内の文字のセット」を意味していると仮定します。
サイズ n のセットには n があることに注意してください! n順列。
次の疑似コード (ウィキペディアから) は、k = 1...n! で呼び出されます。すべての順列を与える:
function permutation(k, s) {
for j = 2 to length(s) {
swap s[(k mod j) + 1] with s[j]; // note that our array is indexed starting at 1
k := k / j; // integer division cuts off the remainder
}
return s;
}
同等の Python コードを次に示します (0 から始まる配列インデックスの場合)。
def permutation(k, s):
r = s[:]
for j in range(2, len(s)+1):
r[j-1], r[k%j] = r[k%j], r[j-1]
k = k/j+1
return r
シンプルなので、FBryant87のアプローチが気に入りました。残念ながら、同じ数字が複数回含まれている場合、すべての順列または整数などを提供しない他の多くの「ソリューション」が好きです。例として 656123 を取り上げます。この線:
var tail = chars.Except(new List<char>(){c});
Except を使用すると、すべての出現箇所が削除されます。つまり、c = 6 の場合、2 桁が削除され、たとえば 5123 が残ります。コードをベースにします。これは私が思いついたものです:
private static List<string> FindPermutations(string set)
{
var output = new List<string>();
if (set.Length == 1)
{
output.Add(set);
}
else
{
foreach (var c in set)
{
// Remove one occurrence of the char (not all)
var tail = set.Remove(set.IndexOf(c), 1);
foreach (var tailPerms in FindPermutations(tail))
{
output.Add(c + tailPerms);
}
}
}
return output;
}
.Remove と .IndexOf を使用して、最初に見つかったオカレンスを削除するだけです。少なくとも私の使用法では意図したとおりに動作するようです。きっともっと賢くできるはずです。
ただし、結果のリストには重複が含まれる可能性があるため、代わりに HashSet などのメソッドを返すようにするか、任意のメソッドを使用して返された後に重複を削除してください。
純粋に機能的な F# の実装を次に示します。
let factorial i =
let rec fact n x =
match n with
| 0 -> 1
| 1 -> x
| _ -> fact (n-1) (x*n)
fact i 1
let swap (arr:'a array) i j = [| for k in 0..(arr.Length-1) -> if k = i then arr.[j] elif k = j then arr.[i] else arr.[k] |]
let rec permutation (k:int,j:int) (r:'a array) =
if j = (r.Length + 1) then r
else permutation (k/j+1, j+1) (swap r (j-1) (k%j))
let permutations (source:'a array) = seq { for k = 0 to (source |> Array.length |> factorial) - 1 do yield permutation (k,2) source }
swap を変更して CLR 配列の変更可能な性質を利用することで、パフォーマンスを大幅に向上させることができますが、この実装はソース配列に関してスレッド セーフであり、一部のコンテキストでは望ましい場合があります。また、要素数が 16 を超える配列の場合、階乗 17 では int32 オーバーフローが発生するため、int をより高い/任意の精度の型に置き換える必要があります。
これは私が書いた高レベルの例で、Peter が与えた人間の言語による説明を示しています。
public List<string> FindPermutations(string input)
{
if (input.Length == 1)
return new List<string> { input };
var perms = new List<string>();
foreach (var c in input)
{
var others = input.Remove(input.IndexOf(c), 1);
perms.AddRange(FindPermutations(others).Select(perm => c + perm));
}
return perms;
}
これは、すべての順列を出力する関数です。この関数は、ピーターによって説明されたロジックを実装します。
public class Permutation
{
//http://www.java2s.com/Tutorial/Java/0100__Class-Definition/RecursivemethodtofindallpermutationsofaString.htm
public static void permuteString(String beginningString, String endingString)
{
if (endingString.Length <= 1)
Console.WriteLine(beginningString + endingString);
else
for (int i = 0; i < endingString.Length; i++)
{
String newString = endingString.Substring(0, i) + endingString.Substring(i + 1);
permuteString(beginningString + endingString.ElementAt(i), newString);
}
}
}
static void Main(string[] args)
{
Permutation.permuteString(String.Empty, "abc");
Console.ReadLine();
}
以下は permut の私の実装です。私は楽しみのためにそれをやっていたので、変数名を気にしないでください:)
class combinations
{
static void Main()
{
string choice = "y";
do
{
try
{
Console.WriteLine("Enter word :");
string abc = Console.ReadLine().ToString();
Console.WriteLine("Combinatins for word :");
List<string> final = comb(abc);
int count = 1;
foreach (string s in final)
{
Console.WriteLine("{0} --> {1}", count++, s);
}
Console.WriteLine("Do you wish to continue(y/n)?");
choice = Console.ReadLine().ToString();
}
catch (Exception exc)
{
Console.WriteLine(exc);
}
} while (choice == "y" || choice == "Y");
}
static string swap(string test)
{
return swap(0, 1, test);
}
static List<string> comb(string test)
{
List<string> sec = new List<string>();
List<string> first = new List<string>();
if (test.Length == 1) first.Add(test);
else if (test.Length == 2) { first.Add(test); first.Add(swap(test)); }
else if (test.Length > 2)
{
sec = generateWords(test);
foreach (string s in sec)
{
string init = s.Substring(0, 1);
string restOfbody = s.Substring(1, s.Length - 1);
List<string> third = comb(restOfbody);
foreach (string s1 in third)
{
if (!first.Contains(init + s1)) first.Add(init + s1);
}
}
}
return first;
}
static string ShiftBack(string abc)
{
char[] arr = abc.ToCharArray();
char temp = arr[0];
string wrd = string.Empty;
for (int i = 1; i < arr.Length; i++)
{
wrd += arr[i];
}
wrd += temp;
return wrd;
}
static List<string> generateWords(string test)
{
List<string> final = new List<string>();
if (test.Length == 1)
final.Add(test);
else
{
final.Add(test);
string holdString = test;
while (final.Count < test.Length)
{
holdString = ShiftBack(holdString);
final.Add(holdString);
}
}
return final;
}
static string swap(int currentPosition, int targetPosition, string temp)
{
char[] arr = temp.ToCharArray();
char t = arr[currentPosition];
arr[currentPosition] = arr[targetPosition];
arr[targetPosition] = t;
string word = string.Empty;
for (int i = 0; i < arr.Length; i++)
{
word += arr[i];
}
return word;
}
}
これは私が理解しやすい私の解決策です
class ClassicPermutationProblem
{
ClassicPermutationProblem() { }
private static void PopulatePosition<T>(List<List<T>> finalList, List<T> list, List<T> temp, int position)
{
foreach (T element in list)
{
List<T> currentTemp = temp.ToList();
if (!currentTemp.Contains(element))
currentTemp.Add(element);
else
continue;
if (position == list.Count)
finalList.Add(currentTemp);
else
PopulatePosition(finalList, list, currentTemp, position + 1);
}
}
public static List<List<int>> GetPermutations(List<int> list)
{
List<List<int>> results = new List<List<int>>();
PopulatePosition(results, list, new List<int>(), 1);
return results;
}
}
static void Main(string[] args)
{
List<List<int>> results = ClassicPermutationProblem.GetPermutations(new List<int>() { 1, 2, 3 });
}
パフォーマンスとメモリが問題になる場合は、この非常に効率的な実装をお勧めします。ウィキペディアの Heap のアルゴリズムによると、これが最速のはずです。それがあなたのニーズに合うことを願っています:-) !
これを 10 の Linq 実装と比較するのと同じように! (コードが含まれています):
Linq: 50051 ミリ秒で 36288000 アイテム
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Diagnostics;
using System.Linq;
using System.Runtime.CompilerServices;
using System.Text;
namespace WpfPermutations
{
/// <summary>
/// EO: 2016-04-14
/// Generator of all permutations of an array of anything.
/// Base on Heap's Algorithm. See: https://en.wikipedia.org/wiki/Heap%27s_algorithm#cite_note-3
/// </summary>
public static class Permutations
{
/// <summary>
/// Heap's algorithm to find all pmermutations. Non recursive, more efficient.
/// </summary>
/// <param name="items">Items to permute in each possible ways</param>
/// <param name="funcExecuteAndTellIfShouldStop"></param>
/// <returns>Return true if cancelled</returns>
public static bool ForAllPermutation<T>(T[] items, Func<T[], bool> funcExecuteAndTellIfShouldStop)
{
int countOfItem = items.Length;
if (countOfItem <= 1)
{
return funcExecuteAndTellIfShouldStop(items);
}
var indexes = new int[countOfItem];
for (int i = 0; i < countOfItem; i++)
{
indexes[i] = 0;
}
if (funcExecuteAndTellIfShouldStop(items))
{
return true;
}
for (int i = 1; i < countOfItem;)
{
if (indexes[i] < i)
{ // On the web there is an implementation with a multiplication which should be less efficient.
if ((i & 1) == 1) // if (i % 2 == 1) ... more efficient ??? At least the same.
{
Swap(ref items[i], ref items[indexes[i]]);
}
else
{
Swap(ref items[i], ref items[0]);
}
if (funcExecuteAndTellIfShouldStop(items))
{
return true;
}
indexes[i]++;
i = 1;
}
else
{
indexes[i++] = 0;
}
}
return false;
}
/// <summary>
/// This function is to show a linq way but is far less efficient
/// </summary>
/// <typeparam name="T"></typeparam>
/// <param name="list"></param>
/// <param name="length"></param>
/// <returns></returns>
static IEnumerable<IEnumerable<T>> GetPermutations<T>(IEnumerable<T> list, int length)
{
if (length == 1) return list.Select(t => new T[] { t });
return GetPermutations(list, length - 1)
.SelectMany(t => list.Where(e => !t.Contains(e)),
(t1, t2) => t1.Concat(new T[] { t2 }));
}
/// <summary>
/// Swap 2 elements of same type
/// </summary>
/// <typeparam name="T"></typeparam>
/// <param name="a"></param>
/// <param name="b"></param>
[MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
static void Swap<T>(ref T a, ref T b)
{
T temp = a;
a = b;
b = temp;
}
/// <summary>
/// Func to show how to call. It does a little test for an array of 4 items.
/// </summary>
public static void Test()
{
ForAllPermutation("123".ToCharArray(), (vals) =>
{
Debug.Print(String.Join("", vals));
return false;
});
int[] values = new int[] { 0, 1, 2, 4 };
Debug.Print("Non Linq");
ForAllPermutation(values, (vals) =>
{
Debug.Print(String.Join("", vals));
return false;
});
Debug.Print("Linq");
foreach(var v in GetPermutations(values, values.Length))
{
Debug.Print(String.Join("", v));
}
// Performance
int count = 0;
values = new int[10];
for(int n = 0; n < values.Length; n++)
{
values[n] = n;
}
Stopwatch stopWatch = new Stopwatch();
stopWatch.Reset();
stopWatch.Start();
ForAllPermutation(values, (vals) =>
{
foreach(var v in vals)
{
count++;
}
return false;
});
stopWatch.Stop();
Debug.Print($"Non Linq {count} items in {stopWatch.ElapsedMilliseconds} millisecs");
count = 0;
stopWatch.Reset();
stopWatch.Start();
foreach (var vals in GetPermutations(values, values.Length))
{
foreach (var v in vals)
{
count++;
}
}
stopWatch.Stop();
Debug.Print($"Linq {count} items in {stopWatch.ElapsedMilliseconds} millisecs");
}
}
}
上記のアルゴリズムのもう 1 つの実装を次に示します。
public class Program
{
public static void Main(string[] args)
{
string str = "abcefgh";
var astr = new Permutation().GenerateFor(str);
Console.WriteLine(astr.Length);
foreach(var a in astr)
{
Console.WriteLine(a);
}
//a.ForEach(Console.WriteLine);
}
}
class Permutation
{
public string[] GenerateFor(string s)
{
if(s.Length == 1)
{
return new []{s};
}
else if(s.Length == 2)
{
return new []{s[1].ToString()+s[0].ToString(),s[0].ToString()+s[1].ToString()};
}
var comb = new List<string>();
foreach(var c in s)
{
string cStr = c.ToString();
var sToProcess = s.Replace(cStr,"");
if (!string.IsNullOrEmpty(sToProcess) && sToProcess.Length>0)
{
var conCatStr = GenerateFor(sToProcess);
foreach(var a in conCatStr)
{
comb.Add(c.ToString()+a);
}
}
}
return comb.ToArray();
}
}
少し簡略化されたC#の回答を次に示します。
public static void StringPermutationsDemo()
{
strBldr = new StringBuilder();
string result = Permute("ABCD".ToCharArray(), 0);
MessageBox.Show(result);
}
static string Permute(char[] elementsList, int startIndex)
{
if (startIndex == elementsList.Length)
{
foreach (char element in elementsList)
{
strBldr.Append(" " + element);
}
strBldr.AppendLine("");
}
else
{
for (int tempIndex = startIndex; tempIndex <= elementsList.Length - 1; tempIndex++)
{
Swap(ref elementsList[startIndex], ref elementsList[tempIndex]);
Permute(elementsList, (startIndex + 1));
Swap(ref elementsList[startIndex], ref elementsList[tempIndex]);
}
}
return strBldr.ToString();
}
static void Swap(ref char Char1, ref char Char2)
{
char tempElement = Char1;
Char1 = Char2;
Char2 = tempElement;
}
出力:
1 2 3
1 3 2
2 1 3
2 3 1
3 2 1
3 1 2
class Permutation
{
public static List<string> Permutate(string seed, List<string> lstsList)
{
loopCounter = 0;
// string s="\w{0,2}";
var lstStrs = PermuateRecursive(seed);
Trace.WriteLine("Loop counter :" + loopCounter);
return lstStrs;
}
// Recursive function to find permutation
private static List<string> PermuateRecursive(string seed)
{
List<string> lstStrs = new List<string>();
if (seed.Length > 2)
{
for (int i = 0; i < seed.Length; i++)
{
str = Swap(seed, 0, i);
PermuateRecursive(str.Substring(1, str.Length - 1)).ForEach(
s =>
{
lstStrs.Add(str[0] + s);
loopCounter++;
});
;
}
}
else
{
lstStrs.Add(seed);
lstStrs.Add(Swap(seed, 0, 1));
}
return lstStrs;
}
//Loop counter variable to count total number of loop execution in various functions
private static int loopCounter = 0;
//Non recursive version of permuation function
public static List<string> Permutate(string seed)
{
loopCounter = 0;
List<string> strList = new List<string>();
strList.Add(seed);
for (int i = 0; i < seed.Length; i++)
{
int count = strList.Count;
for (int j = i + 1; j < seed.Length; j++)
{
for (int k = 0; k < count; k++)
{
strList.Add(Swap(strList[k], i, j));
loopCounter++;
}
}
}
Trace.WriteLine("Loop counter :" + loopCounter);
return strList;
}
private static string Swap(string seed, int p, int p2)
{
Char[] chars = seed.ToCharArray();
char temp = chars[p2];
chars[p2] = chars[p];
chars[p] = temp;
return new string(chars);
}
}