算法中的数学---康托展开

   日期:2020-05-14     浏览:94    评论:0    
核心提示:康托展开是一个全排列到一个自然数的双射,常用于构建哈希表时的空间压缩。 康托展开的实质是计算当前排列在所有由小到大全排列中的顺序。康托展开的公式为:x=a[n](n-1)!+a[n-1](n-2)!+…+a[1]*0!,x代表比当前排列小的排列的个数,因此最终我们需要的答案就是x+1,其中a[i]表示当前排列里从i位置右侧算起,比i位置的数还要小的数的个数,注意i从左到右依次为n,n-1,n-2,…1。举个例子:求{1,5,4,3,2}的康托展开。首位是1,1的右边比1小的数没有,所以a[5]=0

本文只是基于使用的角度来做一些简单说明,不作证明!!

康托展开是一个全排列到一个自然数的双射,常用于构建哈希表时的空间压缩。 康托展开的实质是计算当前排列在所有由小到大全排列中的顺序。
康托展开的公式为:
x=a[n](n-1)!+a[n-1](n-2)!+…+a[1]*0!,x代表比当前排列小的排列的个数,因此最终我们需要的答案就是x+1,其中a[i]表示当前排列里从i位置右侧算起,比i位置的数还要小的数的个数,注意i从左到右依次为n,n-1,n-2,…1。

举个例子:
求{1,5,4,3,2}的康托展开。
首位是1,1的右边比1小的数没有,所以a[5]=0,注意这里是a[5]而不是a[1],同理a[4]=3,a[3]=2,a[2]=1,a[1]=0;
所以x=0 * 4!+3 * 3!+2 * 2!+1 * 1!+0 * 0!=23,所以15432在所有包含12345的升序全排列中排在第24位!!!
代码如下:

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;

//先预先算好0~9的阶乘,方便计算 
int fac[10]={1,1,2,6,24,120,720,5040,40320,362880};
//x=a[n]*(n-1)!+a[n-1]*(n-2)!+...+a[1]*0!,注意i是从1~n,没有0 
int Contor(char *a,int n) {
	int sum=0,small=0;
	for(int i=0;i<n;i++) {
		small=0;
		for(int j=i+1;j<n;j++) {
			if(a[j]<a[i]) {    //计算第i位右边比该数还要小的数的个数 
				small++;
			}
		}
		sum+=small*fac[n-i-1];
		//例如12345,i=0时实际上对应着5 
		//顺数第i位实际上对应着第n-i位 ,即a[n-i]=small,所以应该是small* ((n-i)-1)!
		//所以应该是small*fac[n-i-1] 
	}
	return sum+1;
}
int main() {
	int n,t;
	char a[10];
	cin>>n>>a;
	cout<<Contor(a,n);
	return 0;
}
 
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