一、题目描述

实现获取 下一个排列 的函数,算法需要将给定数字序列重新排列成字典序中下一个更大的排列。

如果不存在下一个更大的排列,则将数字重新排列成最小的排列(即升序排列)。

必须 原地 修改,只允许使用额外常数空间。

示例 1:

输入:nums = [1,2,3]
输出:[1,3,2]


示例 2:

输入:nums = [3,2,1]
输出:[1,2,3]


示例 3:

输入:nums = [1,1,5]
输出:[1,5,1]


示例 4:

输入:nums = [1]
输出:[1]

提示:

1 <= nums.length <= 100
0 <= nums[i] <= 100

二、解题思路

本题要求我们实现一个算法,将给定数字序列重新排列成字典序中下一个更大的排列。

以数字序列 [1,2,3]为例,其排列按照字典序依次为:
[1,2,3]
[1,3,2]
[2,1,3]
[2,3,1]
[3,1,2]
[3,2,1]

这样,排列 [2,3,1]的下一个排列即为 [3,1,2]。特别的,最大的排列 [3,2,1] 的下一个排列为最小的排列 [1,2,3]。

注意到下一个排列总是比当前排列要大,除非该排列已经是最大的排列。我们希望找到一种方法,能够找到一个大于当前序列的新序列,且变大的幅度尽可能小。

具体地:

我们需要将一个左边的「较小数」与一个右边的「较大数」交换,以能够让当前排列变大,从而得到下一个排列。

同时我们要让这个「较小数」尽量靠右,而「较大数」尽可能小。当交换完成后,「较大数」右边的数需要按照升序重新排列。这样可以在保证新排列大于原来排列的情况下,使变大的幅度尽可能小。

以排列 [4,5,2,6,3,1]为例:

我们能找到的符合条件的一对「较小数」与「较大数」的组合为 2 与 3,满足「较小数」尽量靠右,而「较大数」尽可能小。

当我们完成交换后排列变为 [4,5,3,6,2,1],此时我们可以重排「较小数」右边的序列,序列变为 [4,5,3,1,2,6]。

具体地,我们这样描述该算法,对于长度为 n 的排列 a:

首先从后向前查找第一个顺序对 (i,i+1),满足 a[i] < a[i+1]。这样「较小数」即为 a[i]。此时 [i+1,n)必然是下降序列。

如果找到了顺序对,那么在区间 [i+1,n)中从后向前查找第一个元素 j 满足 a[i] < a[j]。这样「较大数」即为 a[j]。

交换 a[i]与 a[j],此时可以证明区间 [i+1,n) 必为降序。我们可以直接使用双指针反转区间 [i+1,n)使其变为升序,而无需对该区间进行排序。

注意

如果在步骤 1 找不到顺序对,说明当前序列已经是一个降序序列,即最大的序列,我们直接跳过步骤 2 执行步骤 3,即可得到最小的升序序列。

三、代码

class Solution {
public:
    void nextPermutation(vector<int>& nums) {
        int i = nums.size() - 2;
        while (i >= 0 && nums[i] >= nums[i + 1]) {
            i--;
        }
        if (i >= 0) {
            int j = nums.size() - 1;
            while (j >= 0 && nums[i] >= nums[j]) {
                j--;
            }
            swap(nums[i], nums[j]);
        }
        reverse(nums.begin() + i + 1, nums.end());
    }
};

四、复杂度

时间复杂度:O(N),其中 N 为给定序列的长度。我们至多只需要扫描两次序列,以及进行一次反转操作。

空间复杂度:O(1),只需要常数的空间存放若干变量。

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Leetcode No.31 下一个排列_其他