Liste de toutes les permutations d'une chaîne de caractères/un nombre entier

Question

Une tâche courante dans les entretiens de programmation (ce n'est pas mon expérience des entretiens) consiste à prendre une chaîne de caractères ou un nombre entier et à énumérer toutes les permutations possibles.

Existe-t-il un exemple de la manière de procéder et de la logique qui sous-tend la résolution d'un tel problème ?

J'ai vu quelques extraits de code mais ils n'étaient pas bien commentés/expliqués et donc difficiles à suivre.

Answer 1

Voici ma solution, qui est facile à comprendre pour moi.

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 });
}

Answer 2

Si les performances et la mémoire sont un problème, je suggère cette implémentation très efficace. Selon L'algorithme de Heap dans Wikipédia il devrait être le plus rapide. J'espère qu'il répondra à vos besoins :-) !

Juste pour comparer avec une implémentation de Linq pour 10 ! (code inclus) :

• Ceci : 36288000 éléments en 235 millisecondes

• Linq : 36288000 éléments en 50051 millisecondes

  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");
  
          }
      }
  }

Answer 3

Voici ma solution en JavaScript (NodeJS). L'idée principale est que nous prenons un élément à la fois, le "supprimons" de la chaîne, faisons varier le reste des caractères, et insérons l'élément au début.

function perms (string) {
  if (string.length == 0) {
    return [];
  }
  if (string.length == 1) {
    return [string];
  }
  var list = [];
  for(var i = 0; i < string.length; i++) {
    var invariant = string[i];
    var rest = string.substr(0, i) + string.substr(i + 1);
    var newPerms = perms(rest);
    for (var j = 0; j < newPerms.length; j++) {
      list.push(invariant + newPerms[j]);
    }
  }
  return list;
}

module.exports = perms;

Et voici les tests :

require('should');
var permutations = require('../src/perms');

describe('permutations', function () {
  it('should permute ""', function () {
    permutations('').should.eql([]);
  })

  it('should permute "1"', function () {
    permutations('1').should.eql(['1']);
  })

  it('should permute "12"', function () {
    permutations('12').should.eql(['12', '21']);
  })

  it('should permute "123"', function () {
    var expected = ['123', '132', '321', '213', '231', '312'];
    var actual = permutations('123');
    expected.forEach(function (e) {
      actual.should.containEql(e);
    })
  })

  it('should permute "1234"', function () {
    // Wolfram Alpha FTW!
    var expected = ['1234', '1243', '1324', '1342', '1423', '1432', '2134', '2143', '2314', '2341', '2413', '2431', '3124', '3142', '3214', '3241', '3412', '3421', '4123', '4132'];
    var actual = permutations('1234');
    expected.forEach(function (e) {
      actual.should.containEql(e);
    })
  })
})

Answer 4

Voici la solution la plus simple à laquelle je peux penser :

let rec distribute e = function
  | [] -> [[e]]
  | x::xs' as xs -> (e::xs)::[for xs in distribute e xs' -> x::xs]

let permute xs = Seq.fold (fun ps x -> List.collect (distribute x) ps) [[]] xs

Le site distribute prend un nouvel élément e et un n -et renvoie une liste d'éléments n+1 listes dont chacune a e inséré à un endroit différent. Par exemple, en insérant 10 à chacun des quatre endroits possibles de la liste [1;2;3] :

> distribute 10 [1..3];;
val it : int list list =
  [[10; 1; 2; 3]; [1; 10; 2; 3]; [1; 2; 10; 3]; [1; 2; 3; 10]]

Le site permute La fonction se plie sur chaque élément à son tour en distribuant les permutations accumulées jusqu'à présent, pour aboutir à toutes les permutations. Par exemple, les 6 permutations de la liste [1;2;3] :

> permute [1;2;3];;
val it : int list list =
  [[3; 2; 1]; [2; 3; 1]; [2; 1; 3]; [3; 1; 2]; [1; 3; 2]; [1; 2; 3]]

Changer le fold à un scan afin de conserver les accumulateurs intermédiaires permet de comprendre comment les permutations sont générées, un élément à la fois :

> Seq.scan (fun ps x -> List.collect (distribute x) ps) [[]] [1..3];;
val it : seq<int list list> =
  seq
    [[[]]; [[1]]; [[2; 1]; [1; 2]];
     [[3; 2; 1]; [2; 3; 1]; [2; 1; 3]; [3; 1; 2]; [1; 3; 2]; [1; 2; 3]]]

Answer 5

Liste les permutations d'une chaîne de caractères. Évite les doublons lorsque les caractères sont répétés :

using System;
using System.Collections;

class Permutation{
  static IEnumerable Permutations(string word){
    if (word == null || word.Length <= 1) {
      yield return word;
      yield break;
    }

    char firstChar = word[0];
    foreach( string subPermute in Permutations (word.Substring (1)) ) {
      int indexOfFirstChar = subPermute.IndexOf (firstChar);
      if (indexOfFirstChar == -1) indexOfFirstChar = subPermute.Length;

      for( int index = 0; index <= indexOfFirstChar; index++ )
        yield return subPermute.Insert (index, new string (firstChar, 1));
    }
  }

  static void Main(){
    foreach( var permutation in Permutations ("aab") )
      Console.WriteLine (permutation);
  }
}