3168

Генерация перестановок

Практическая работа

Информатика, кибернетика и программирование

Генерация перестановок Дано конечное множество A. Требуется сгенерировать все возможные перестановки его элементов в лексикографическом порядке (по материалам главы 1, п. 1.3.6, и главы 2, п. 2.2.1). Требования к заданию множества – в нем не до...

Русский

2012-10-25

110 KB

139 чел.

Генерация перестановок

Дано конечное множество A. Требуется сгенерировать все возможные перестановки его элементов в лексикографическом порядке (по материалам главы 1, п. 1.3.6, и главы 2, п. 2.2.1). Требования к заданию множества – в нем не должно быть повторяющихся элементов, кроме того, удобнее использовать или только буквы, или только цифры.

Программа должна сначала упорядочить все элементы заданного множества по возрастанию (это первый – минимальный – набор), затем – посредством МИНИМАЛЬНО ВОЗМОЖНЫХ ПЕРЕСТАНОВОК! – сгенерировать последовательно возрастающие (лексикографически) наборы, вплоть до последнего, в котором все элементы упорядочены по убыванию.

Следует оценивать количество возможных перестановок и в случае, если они не поместятся на экран, выполнять их вывод в файл с выдачей на экран соответствующей информации для пользователя и выполнять поэкранный вывод с ожиданием нажатия клавиши.

Дополнительно: Предоставить пользователю возможность выбора другого варианта работы программы, в котором за исходную точку упорядочивания наборов выбирается не минимальный набор, а набор в таком порядке, как он задан пользователем.

Возможный алгоритм решения (Пример: множество А={1, 2, 3, 4, 5, 6}, |A| = n):

Предположим, что уже построено m наборов. Тогда для получения m+1-го набора:

  1.  Выполняется проверка последнего (m-го) набора на наличие в его конце некоторого количества символов, упорядоченных по убыванию – пусть это символы ak+1…an.
    á 3 5 2 6 4 1ñ – k=3, символы с 4-го по 6-й упорядочены по убыванию.
  2.  Если такое k найдено, то поменять местами k-й элемент и наименьший элемент из ak+1…an, больший этого ak.
    В нашем примере это 2 и 4:
    á 3 5 4 6 2 1ñ (это промежуточный набор).
  3.  После шага 2 упорядочить элементы с k+1-го до последнего по возрастанию. Получен очередной набор Þ выдать его на печать.
    á 3 5 4 1 2 6ñ.
  4.  Если на шаге 1 ответ отрицательный, то поменять местами 2 последних элемента и выдать на печать полученный набор. В частности, после шага 3 это неизбежное действие, т.к. все последние элементы были размещены по возрастанию Þ целесообразно после выполнения ш.3 задавать признак его выполнения, который будет анализироваться (и сбрасываться) на шаге 1. После шага 3 было á 3 5 4 1 2 6ñ Þ выдать á 3 5 4 1 6 2ñ .
    Если был набор
    á 3 5 2 6 1 4ñ Þ выдать á 3 5 2 6 4 1ñ .
  5.  Если полученный набор не последний (упорядоченный по убыванию), то возврат на шаг 1. В противном случае конец работы.


Решение.

Пусть дано множество , причём все элементы множества сравнимы между собой.

Необходимо получить все перестановки множества . Будем считать, что .

Алгоритм решения.

  1.  Возьмём за первую перестановку последовательность .
  2.  Найдём следующую перестановку. Если её нет, то алгоритм завершён.
  3.  Перейдём к пункту 2.

Алгоритм нахождения следующей (в лексикографическом порядке) перестановки.

  1.  Найдём самый правый , такой, что
  2.  Найдём

  1.  Обменяем местами и .
  2.  Инвертируем подпоследовательность .


Исходный код на Borland Pascal 7.

program lab3;

uses

 Crt;

const

 Output_File_Name = 'output.txt';  { Имя файла, для вывода перестановок }

 Nmax = 12; { Макс. кол-во элементов множества }

type

 T = Char; { Тип элементов множества }

 TArray = Array[1..Nmax] of T;

var

 F: Text;

 Flag: Boolean; { При Flag = True производится запись в файл }

{ Печать перестановки }

procedure Print(const A: TArray; const N: Integer);

var

 i: Integer;

begin

 for i := 1 to N do begin

   Write(A[i], ' ');

   if Flag then Write(F, A[i], ' ');

 end;

 if WhereY = 25 then ReadKey;

 WriteLn;

 if Flag then WriteLn(F);

end;

{ Сортировка выбором по неубыванию }

procedure Sort(var A: TArray; const N: Integer);

var

 i, j, k: Integer;

 tmp: T;

begin

 for i := 1 to N - 1 do begin

   k := i;

   for j := i + 1 to N do

     if A[j] < A[k] then k := j;

   tmp := A[i];

   A[i] := A[k];

   A[k] := tmp;

 end;

end;

{ Генератор перестановок }

procedure Generate(A: TArray; const N: Integer);

var

 p, q, i, k, m: Integer;

 min: T;

 tmp: T;

begin

 while True do begin

   Print(A, N);

   { Ищем крайний справа A[p], такой, что A[p] < A[p+1] }

   p := 0;

   for i := n downto 2 do

     if A[i - 1] < A[i] then begin

       p := i - 1;

       Break;

     end;

   if p = 0 then Exit; { Если не нашли, то все перестановки уже получены }

   { Ищем минимальный A[q] среди A[p+1], ..., A[n], такой, что A[q] > A[p] }

   min := High(min);

   q:= 0;

   for i := p + 1 to N do

     if (min > A[i]) and (A[i] > A[p]) then begin

       min := A[i];

       q := i;

     end;

   { Меняем местами A[p] и A[q] }

   tmp := A[p];

   A[p] := A[q];

   A[q] := tmp;

   { Инвертируем A[p+1], ..., A[n] }

   k := n + (p + 1) - 1;

   m := k div 2;

   for i := p + 1 to m do begin

     tmp := A[i];

     A[i] := A[k - i + 1];

     A[k - i + 1] := tmp;

   end;

 end;

end;

var

 A: TArray;

 N: Integer;

begin

 ClrScr;

 WriteLn('Введите множество элементов через пробел (все элементы должны быть различны).');

 N := 0;

 while not SeekEoLn do begin

   Inc(N);

   Read(A[N]);

 end;

 Sort(A, N);

 Flag := False;

 if N > 3 then begin

   ClrScr;

   WriteLn('Невозможно отобразить все перестановки на экране. Нажмите любую клавишу ');

   WriteLn('для вывода следующей перестановки. Будет произведена запись в файл.');

   Assign(F, Output_File_Name);

   Rewrite(F);

   Flag := True;

 end;

 WriteLn;

 Generate(A, N);

 if Flag then Close(F);

 WriteLn('Выполнено.');

 ReadKey;

end.


Результат работы программы.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

68783. ИСТОРИЯ ГОСУДАРСТВА И ПРАВА ЗАРУБЕЖНЫХ СТРАН 1.32 MB
  Наука история возникла на самой заре цивилизации. Историческое знание сделало огромные успехи в течение XVIII и особенно XIX веков. Многие выдающиеся умы нашли на этом поприще свое призвание и признание. Благодаря их трудам поднялись из забвения великие цивилизации Древнего востока, Древней Греции и Древнего Рима...
68784. ИСТОРИЯ ИСКУССТВ 218 KB
  Хронологические границы периода возникновения искусства: Основные черты первобытного искусства: Древние цивилизации: Основные достижения древних цивилизаций в сфере культуры и искусства: Определение основных понятий и явлений: Искусство Культура Виды искусств Петроглифы Мегалиты Зиккурат Эпос...
68785. ИСТОРИЯ НЕФТЕГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ В РОССИИ 1.61 MB
  Если в конце прошлого века самая распространенная сейчас энергия - электрическая - играла, в общем, вспомогательную и незначительную в мировом балансе роль, то уже в 1930 году в мире было произведено около 300 миллиардов киловатт-часов электроэнергии.
68786. ИСТОКИ ПРЕДПРИНИМАТЕЛЬСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В СРЕДНЕВЕКОВОЙ РУСИ 409.5 KB
  Торговый обмен – древнейший вид предпринимательской деятельности, а купцов по праву называют первыми русскими предпринимателями, внесшими значительный вклад в поступательное развитие экономики страны. На протяжении IX – X вв. одновременно с началом формирования классовых отношений...
68788. Стародавня історія України 654.5 KB
  Основними заняттями кочовиків були скотарство, ремісництво (виплавка заліза, виготовлення зброї), землеробство, торгівля. Із посиленням майнової нерівності, зародженням класів з’явилися елементи державності. Центром Скіфського царства в Криму, яке існувало до III ст. н. е., був Неаполь...
68789. Распад СССР. Формирование ближнего зарубежья 351.5 KB
  В настоящее время в НАТО входят: США Великобритания Франция Бельгия Нидерланды Люксембург Португалия Канада Италия Норвегия Дания Исландия Греция Турция Испания Германия. В июле 2009 года помощник госсекретаря США по делам Европы и Евразии Филип Гордон заявил что США готовы рассмотреть вопрос...
68791. Промышленное здание в г. Красноярск 110.5 KB
  Задание на архитектурно-конструктивную разработку промышленного здания Следует в срок до запроектировать промышленное здание на основе следующих исходных данных и параметров. Красноярск Списочный состав работающих человек 820 Количество работающих в максимальную смену человек 450 Из них доля мужчин...