Получение номера по объекту — различия между версиями

Материал из Викиконспекты
Перейти к: навигация, поиск
(Описание алгоритма)
(Описание алгоритма)
Строка 8: Строка 8:
 
  '''int''' object2num(a: '''list <A>''')  
 
  '''int''' object2num(a: '''list <A>''')  
 
   numOfObject = 0                           
 
   numOfObject = 0                           
   '''for''' i = 1 '''to''' n '''do'''                       ''// перебираем элементы комбинаторного объекта''
+
   '''for''' i = 1 '''to''' n '''do'''                       <font color=green>// перебираем элементы комбинаторного объекта</font>
     '''for''' j = 1 '''to''' a[i] - 1 '''do'''              ''// перебираем элементы, которые в лексикографическом порядке меньше  рассматриваемого''
+
     '''for''' j = 1 '''to''' a[i] - 1 '''do'''              <font color=green>// перебираем элементы, которые в лексикографическом порядке меньше  рассматриваемого</font>
       '''if''' элемент j можно поставить на i-e место
+
       '''if''' элемент <tex>j</tex> можно поставить на <tex>i</tex>-e место
 
         numOfObject += d[i][j]
 
         numOfObject += d[i][j]
 
   '''return''' numOfObject
 
   '''return''' numOfObject

Версия 02:48, 5 декабря 2014

Описание алгоритма

Номер данного комбинаторного объекта равен количеству меньших в лексикографическом порядке комбинаторных объектов (нумерацию ведём с [math]0[/math]). Все объекты меньшие данного можно разбить на непересекающиеся группы по длине совпадающего префикса. Тогда количество меньших объектов можно представить как сумму количеств объектов у которых префикс длины [math]i[/math] совпадает, а [math]i+1[/math] элемент лексикографически меньше [math]i+1[/math]-го в данном объекте ([math]i = 0..n-1[/math]). Следующий алгоритм вычисляет эту сумму

  • [math]numOfObject[/math] — искомый номер комбинаторного объекта.
  • [math]a[1..n][/math] — данный комбинаторный обьект, состоящий из элементов множества [math]A[/math].
  • [math]d[i][j][/math] - (количество комбинаторных объектов с префиксом от 1 до [math]i-1[/math] равным данному и с [math]i[/math]-м элементом равным [math]j[/math])
int object2num(a: list <A>) 
  numOfObject = 0                          
  for i = 1 to n do                       // перебираем элементы комбинаторного объекта
    for j = 1 to a[i] - 1 do               // перебираем элементы, которые в лексикографическом порядке меньше  рассматриваемого
      if элемент [math]j[/math] можно поставить на [math]i[/math]-e место
        numOfObject += d[i][j]
  return numOfObject

Сложность алгоритма — [math]O(nk) [/math], где [math]k[/math] - количество различных элементов, которые могут находиться в данном комбинаторном объекте. Например, для битового вектора [math]k=2,[/math] поскольку возможны только [math]0[/math] и [math]1[/math]. Количества комбинаторных объектов с заданными префиксами считаются известными, и их подсчет в сложности не учитывается. Приведем примеры способов получения номеров некоторых из комбинаторных объектов по данному объекту.

Перестановки

Рассмотрим алгоритм получения номера в лексикографическом порядке по данной перестановке размера [math]n[/math].

  • [math]P[1..n][/math] — количество перестановок данного размера.
  • [math]a[1..n][/math] — данная перестановка.
  • [math]was[1..n][/math] — использовали ли мы уже эту цифру в перестановке.
function permutation2num(a: list <int>)
  numOfPermutation = 0
  for i = 1 to n do                       // n - количество элементов в перестановке
    for j = 1  to a[i] - 1 do             // перебираем элемент, лексикографически меньший нашего, который  может стоять на i-м месте 
      if was[j] == false                    // если элемент j ранее не был использован
        then numOfPermutation += P[n - i]   // все перестановки с префиксом длиной i-1 равным нашему, и i-й элемент у которых  
                                              меньше нашего в лексикографическом порядке, идут раньше данной перестановки               
    was[a[i]] = true                       // i-й элемент использован            
  return numOfPermutation

Данный алгоритм работает за [math]O(n ^ 2) [/math].

Битовые вектора

Рассмотрим алгоритм получения номера [math]i[/math] в лексикографическом порядке данного битового вектора размера [math]n[/math]. Всего существует [math]2^n[/math] битовых векторов длины [math]n[/math]. На каждой позиции может стоять один из двух элементов независимо от того, какие элементы находятся в префиксе, поэтому поиск меньших элементов можно упростить до условия:

  • [math]numOfBitvector[/math] — искомый номер вектора.
  • [math]bitvector[1..n][/math] — данный вектор.
function bitvector2num(bitvector: list <int>)
  numOfBitvector = 0
  for i = 1 to n do                                         
   if bitvector[i] == 1  
        numOfBitvector += pow(2, n - i)
  return numOfBitvector

Данный алгоритм работает за [math]O(n) [/math].

Скобочные последовательности

См. также

  • Программирование в алгоритмах / С. М. Окулов. — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2002. стр.31