Генерация комбинаторных объектов в лексикографическом порядке

Определение:

Генерация комбинаторных объектов в лексикографическом порядке — непосредственное построение и перебор всех объектов заданного типа так, чтобы для любых двух объектов выполнялось условие: [math]K_i[/math] [math]\lt [/math] [math]K_i[/math][math]_+[/math][math]_1[/math].

Алгоритм построения

Описание процедуры построения

Данный алгоритм генерирует все объекты заданного типа в лексикографическом порядке. На каждом шаге генерируется минимальный возможный префикс требуемого объекта.

• genObj(K, p) — процедура генерирования
• int p — глубина рекурсии
• list <A> K — текущий комбинаторный объект.
• int len — требуемый размер объекта
• list <A> alpha — все возможные элементы комбинаторного объекта, отсортированные в лексикографическом порядке
• int n — размер alpha

list <A> genObj(K, p)
  if p == len                             // если сформирован объект нужного размера, то возвращаем его    
    yield K                               // возвращаем объект K с сохранением состояния перебора
  else
    for i = 1 .. n                        
       if к объекту К можно добавить элемент a[i] в конец
         K.push_back(a[i])                      
         genObj(K, p + 1)                      // добавляем a[i] в конец и вызываем функцию genObj от нового полученного префикса
         К.pop_back()

Генерация с помощью процедуры получения следующего объекта

Составляем первый объект — [math]K_1[/math], для него получаем следующий объект — [math]K_2[/math], для [math]K_2[/math] получаем [math]K_3[/math], далее действуем также, для [math]K_i[/math] получая [math]K_i[/math][math]_+[/math][math]_1[/math] объект, пока не получим последний объект [math]K_n[/math].

Примеры

Пример генерации сочетаний из N элементов по M в лексикографическом порядке

Данный алгоритм генерирует все сочетания из [math]n[/math] элементов по [math]m[/math].

• genChooses(k, l) — процедура генерирования
• list <int> a — текущее сочетание
• int k — следующий элемент в сочетании
• int l — глубина рекурсии

list <int> genChooses(k, l)
  a[l] = k;
  if l == m        
    return a
  for i = k + 1 to n
    genChooses(i, l + 1);

Пример работы процедуры генерации

Иллюстрация работы процедуры генерирования всех сочетаний из 4 по 2.

Ссылки

• Перечисление (комбинаторика)
• ДИСКРЕТНАЯ МАТЕМАТИКА: АЛГОРИТМЫ
• Комбинаторика и переборные задачи
• Комбинаторика