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31. 下一个排列

整数数组的一个 排列 就是将其所有成员以序列或线性顺序排列。

  • 例如,arr = [1,2,3] ,以下这些都可以视作 arr 的排列:[1,2,3][1,3,2][3,1,2][2,3,1]

整数数组的 下一个排列 是指其整数的下一个字典序更大的排列。更正式地,如果数组的所有排列根据其字典顺序从小到大排列在一个容器中,那么数组的 下一个排列 就是在这个有序容器中排在它后面的那个排列。如果不存在下一个更大的排列,那么这个数组必须重排为字典序最小的排列(即,其元素按升序排列)。

  • 例如,arr = [1,2,3] 的下一个排列是 [1,3,2]

  • 类似地,arr = [2,3,1] 的下一个排列是 [3,1,2]

  • arr = [3,2,1] 的下一个排列是 [1,2,3] ,因为 [3,2,1] 不存在一个字典序更大的排列。

给你一个整数数组 nums ,找出 nums 的下一个排列。

必须 原地 修改,只允许使用额外常数空间。

示例 1:

输入:nums = [1,2,3]
输出:[1,3,2]

示例 2:

输入:nums = [3,2,1]
输出:[1,2,3]

示例 3:

输入:nums = [1,1,5]
输出:[1,5,1]

提示:

  • 1 <= nums.length <= 100

  • 0 <= nums[i] <= 100

思路分析

可以看成寻找下一个更大的数。这样更容易理解。

标准的 “下一个排列” 算法可以描述为:

  1. 从后向前 查找第一个 相邻升序 的元素对 (i,j),满足 A[i] < A[j]。此时 [j,end) 必然是降序

  2. [j,end) 从后向前 查找第一个满足 A[i] < A[k]kA[i]A[k] 分别就是上文所说的「小数」、「大数」

  3. A[i]A[k] 交换

  4. 可以断定这时 [j,end) 必然是降序,逆置 [j,end),使其升序

  5. 如果在步骤 1 找不到符合的相邻元素对,说明当前 [begin,end) 为一个降序顺序,则直接跳到步骤 4

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/**
 * @author D瓜哥 · https://www.diguage.com
 * @since 2024-10-22 18:22:39
 */
public void nextPermutation(int[] nums) {
  int len = nums.length;
  for (int i = len - 2; i >= 0; i--) {
    if (nums[i] < nums[i + 1]) { //找到小数
      //重新找一个较大的数,可能是之前的i+1,也可能不是,
      for (int j = len - 1; j > i; j--) {
        //最差可能就是i+1,最好是尽量靠右的
        if (nums[j] > nums[i]) {
          swap(nums, i, j);
          //i从最小,换为右边较大的数,然后后面开始逆置
          reverse(nums, i + 1, len - 1);
          return;
        }
      }
    }
  }
  reverse(nums, 0, len - 1);
}

private void swap(int[] nums, int i, int j) {
  int temp = nums[i];
  nums[i] = nums[j];
  nums[j] = temp;
}

//由于nums[i] < nums[i+1],我们可以知道,到满足这个条件的前提,是必须存在递增,
//从后面往前,遍历了很多个才碰到第一个符合条件的,
//那么说明从第一个符合条件开始往后,后面的肯定都是递减,是降序的,所以逆置即可最快重新排序。
private void reverse(int[] nums, int start, int end) {
  while (start < end) {
    swap(nums, start, end);
    start++;
    end--;
  }
}

参考资料