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经典五种算法

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 public class toAllRanges {
  private static int div=0;
  private boolean printHead=true;
  private static void swap(int []array,int a,int b ){//定义a b位置交换
      int temp=array[a];
      array[a]=array[b];
      array[b]=temp;
     } 
 public void outputString(int[]nums){//打印数组
     for(int i=0;i<nums.length;i++){
         System.out.print(nums[i]);
     }
     System.out.print(" ");
     if(++div%20==0){ //每行20个
         System.out.println();
     }
 }
  /**
  * @param nums
  * /*邻位对换法
  *邻位对换法中下一个排列总是上一个排列某相邻两位对换得到的。以4个元素的排列为例,
  *将最后的元素4逐次与前面的元素交换,可以生成4个新排列:
  *1 2 3 4  1 2 4 3  1 4 2 3  4 1 2 3
  *然后将最后一个排列的末尾的两个元素交换,再逐次将排头的4与其后的元素交换,又生成四个新排列:
  *4 1 3 2  1 4 3 2  1 3 4 2  1 3 2 4
  *再将最后一个排列的末尾的两个元素交换,将4从后往前移:
  *3 1 2 4  3 1 4 2  3 4 1 2   4 3 1 2
  *如此循环既可求出全部排列。*/  
 public void  swapOnBorder(int []nums){
     System.out.println("*****************************采用邻位对换法算法************************");
     int count=1;
     for(int i=3;i<nums.length;i++){//找出n!/2个循环
      count*=i;
      }
    for(int i=0;i<count;i++){
        outputString(nums);
        int j=nums.length-2;
        while(j>=0){
            swap(nums,j,j+1);
            outputString(nums);
            j--;
        }
        swap(nums,nums.length-2,nums.length-1);
        outputString(nums);
        int k=0;
        while(k<nums.length-1){
            swap(nums,k,k+1);
            outputString(nums);
            k++;
        }
            swap(nums,0,1);
        }
    }  
  /**
   * @param nums 传入的整型数组
   * 字典序算法如下:
   *     设P是1~n的一个全排列:p=p1p2......pn=p1p2......pj-1pjpj+1......pk-1pkpk+1......pn
   *     1)从排列的右端开始,找出第一个比右边数字小的数字的序号j(j从左端开始计算),即  j
   *     * =max{i|pi<pi+1}
   *     2)在pj的右边的数字中,找出所有比pj大的数中最小的数字pk,即 k=max{i|pi>pj}(右边的数从右至
   *     * 左是递增的,因此k是所有大于pj的数字中序号最大者)
   *     3)对换pi,pk     
   *     4)再将pj+1......pk-1pkpk+1pn倒转得到排列p''=p1p2.....pj-1pjpn.....pk+1pkpk-1.....pj+1,这
   *     举个例子 如 51243 从右到左找到第一个小于其右边的数,即为2
   *     然后再从右到左找个第一个比2大的数,即比2大的最小数为3 然后倒换2,3 得到 51342
   *     然后再将从2前一位开始全部倒序 即得到51324 即为下一个数字  如此循环即得到所有的组合
   */
  public  void dictionaryMethod(int[]nums){
      System.out.println("******************************采用字典序算法****************************");
      outputString(nums);
      int i=nums.length-2;
      int j,k;
      int count=1;
      while(i>=0){
          if(nums[i]<nums[i+1]){//从右到左找到第一个小于其右边相邻数的nums[i]
              j=nums.length-1;
              while(i<j){ //找到从右到左第一个比nums[i]大的数字
                  if(nums[i]<nums[j]){
                      break;
                      }
                      j--;
              }
              swap(nums,i,j);//交换nums[i]和nums[j]
              k=nums.length-1;
              while(i+1<k){//此处实现nums[i+1]到最后数字的倒转
                  swap(nums,i+1,k);
                  i++;
                  k--;
              }
            outputString(nums); 
            i=nums.length-2;//i要重新定位到倒数第二个数
          }
          else {
              i--;
              }
          }
      }
  /**
   * @param nums 传入的数组 
   * @param size 在循环交换nums数组中的存在的排列数个数
   * 循环移位法
   * 如果已经生成了z-1个元素的排列,则在每个排列后添加元素k使之成为k个元素的排列,然后将每个
   * 排列循环左移(右移),每移动一次就产生一个新的排列。
   * 例如2个元素的排列是1 2和2 1。在1 2 后加上3成为新排列1 2 3,将它循环左移可再生成新排列1 3 2、3 1 2,
   * 同样2 1 可生成新排列2 1 3、1 3 2和3 2 1。 
   */
  public void rotateSwap(int[]nums,int size){
        if(size>nums.length){ //如果数组中的数全部进入了, 就 打印出来
            if(printHead){
                System.out.println("********************************循环交换法************************************");
                printHead=false;
            }
            outputString(nums);
        }
        else{
            for(int i=0;i<size;i++){ //数组中进入size个数 就能产生size种排序,比如进入了123三个数字 通过循环左移 可以产生312,123,231三种
                int buffer=nums[0];
                for(int j=1;j<size;j++){ //此处完成循环左移 或者循环右移,以左移为例,先把第一个数保存,然后从第一数开始 依次赋值前面数的值………… 
                    nums[j-1]=nums[j];
                }
                nums[size-1]=buffer;
                rotateSwap(nums,size+1);
            }
        }
    }
  /**
   * @param nums
   * @param k
   */
  public void recursiveMethod(int[]nums,int k)
  {    
      if (k==nums.length)
      {   
          if(printHead){
                System.out.println("********************************递归算法************************************");
                printHead=false;
           }
          outputString(nums);
      }
      else
      {
          for (int i = k; i <nums.length; i++)
          {
              swap(nums,k,i);
              recursiveMethod(nums,k+1);
              swap(nums,k,i);
          }
      }
  }
  /**
   * @param nums
   * @param k
   * 回溯法通常是构造一颗生成树.回溯算法也叫试探法,它是一种系统地搜索问题的解的方法。
   * 回溯算法的基本思想是:从一条路往前走,能进则进,不能进则退回来,换一条路再试。
   */
  public void retrospect_Method(int []nums,int k){
      boolean available;
      if(k==nums.length-1){
          if(printHead){
              System.out.println("*********************************回溯法********************************");
              printHead=false;
          }
          outputString(nums);
      }
      else{
          for(int i=1;i<=nums.length;i++){
              available=true;
              nums[k]=i;           //给nums数组第k个元素赋值
              for(int j=0;j<k;j++){
                  if(i==nums[j]){ //检查第k个元素前是否存在重复元素
                      available=false;//有重复的置为false,重新赋值
                      break;
                  }
              }
              if(available==true){
                  retrospect_Method(nums,k+1);
              }    
          }
      }
  }
  public static void main(String args[]){
      int[]array={1,2,3,4,5};
      int[]array_1={1,2,3,4};
      toAllRanges range=new toAllRanges();
      range.dictionaryMethod(array);
      range.swapOnBorder(array_1);
      range.div=0;
      System.out.println();
      range.rotateSwap(array, 1);
      range.printHead=true;
      range.recursiveMethod(array,0);
      range.printHead=true;
      range.retrospect_Method(array,0);
  }
}
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