组合的递归算法

1. 无重复项的组合

以数组a[5]={1,2,3,4,5}为例,用C(5,num)表示从这5个数中选择num个数,求其所有的情况。

首先要明确,求一组数的组合问题,元素是没有位置要求的,即对于C(5,3)的求解{1,2,3}和{3,2,1}是一种情况。因此,为了防止结果的多余项,必须保证在求解过程中,原数组的元素位置是固定的!

1、选取一个元素,即求解C(5,1)时,按序号从数组中顺序取出一个元素,结果为{1} {2} {3} {4} {5}

2、选取两个元素,即求解C(5,2)时,先按序号从数组中顺序取出一个元素,再在取出的元素后面的元素中选取一个元素。设这个序号为i,则当i=5-2=3时为止(i从0开始),因为当i>3时,后面的元素不足1个。详细如下:

第一步:a.选取{1} b.在{2,3,4,5}中求解C(4,1);

第二步:a.选取{2} b.在{3,4,5}中求解C(3,1);

第三步:a.选取{3} b.在{4,5}中求解C(2,1);

第四步:a.选取{4} b.在{5}中求解C(1,1); {4}的序号为3,此时结束
3、选取三个元素,即求解C(5,3)时,先按序号从数组中顺序取出一个元素,再在取出的元素后面的元素中选取两个元素。设这个序号为i,则当i=5-3=2是时止(i从0开始),因为当i>2时,后面的元素不足2个。

4、以此类推,即组合C(n,num)的求解过程是:固定位置后,按顺序取出一个元素,再在此元素后面的元素中取num=num-1个元素,当取出的元素个数足够了的时候,即此时num=0时,为递归的出口。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class ZuHe {

	 //暂时存储组合的一种情况
	private static List<Integer> outArr = new ArrayList<Integer>();
	/*outArr中存放的数量*/ 
	private static int index=0;
	
	/**
	 * 
	 * @param inArr 待组合的数组
	 * @param n 表示inArr位置,如n=0则从inArr[0]到inArr[length-1]选取数字;n=1,则从inArr[1]到inArr[length-1]选取数字,length为数组长度
	 * @param num 要选出数字的数量
	 */
	public static void comNum(int[] inArr,int n,int num) {
		if(num<=0) { //num=0 递归出口
			//打印数组
			for(int i:outArr) {
				System.out.print(i);
				}
			System.out.println();
		}else {
			for(int i=n;i<=inArr.length-num;i++) {
				if(outArr.size()<index+1) {
					outArr.add(index++,inArr[i]);
					} /*此处两行为防止集合越界空指针异常,如果使用数组存放也可,即此处实现了选取一个元素放进输出数组里,对应上述文字说明2的每一步的a操作*/
				else {
					outArr.set(index++, inArr[i]);
				}
				comNum(inArr,i+1,num-1); /*在选取的元素后面的元素中选取num-1个元素,对应文字说明2中每一步的b操作*/
				index--; //重新给输出数组定位,选取一下个序号的元素 就是选择下一个放在第一位的数字
			}
		}
	}
public static void main(String[] arg) {
        int[] arr = {1,2,3,4,5};
        comNum(arr,0,2);
    }
}
/*
12
13
14
15
23
24
25
34
35
45
*/

2.有重复项的组合

{1,2,2,2,3} 求解C(5,3),若按无重复项的方法来求解的话,会出现3组{1,2,2},3组{2,2,3}等,
去重的原则为:对于排好序的输入数组按无重复项组合,输出数组的每个位置上仅可存在每种元素的一个,其他的去掉。

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;

public class ZuHe2 {
	
	// 暂时存储组合的一种情况
	private static List<Integer> outArr = new ArrayList<Integer>();
	/* outArr中存放的数量 */
	private static int index = 0;

	private static void combAfterOrder(int[] inArr, int n, int num) {
		Integer exist = null;
		if (num <= 0) {//递归出口
			for (int i : outArr) {// 打印数组
				System.out.print(i);
			}
			System.out.println();
		} else {
			for (int i = n; i <= inArr.length - num; i++) {
				if (exist == null || inArr[i] != exist) { // 因为输入数组已经排好序,所有比较此位置上一个元素即可
					exisst = inArr[i];
					if (outArr.size() < index + 1) {
						outArr.add(index++, inArr[i]);
					} else
						outArr.set(index++, inArr[i]);
					combRep(inArr, i + 1, num - 1);
					index--;
				}

			}
		}
	}

	 
	private static void combRep(int[] inArr, int n, int num) {
		Arrays.sort(inArr);
		combAfterOrder(inArr, n, num);
	}

	public static void main(String[] arg) {
		int[] arr = { 1, 2, 2, 2, 3 };
		combRep(arr, 0, 3);
	}
/*排序结果:
122
123
222
223
*/
}