康托展開和逆康托展開

2021-10-24 18:58:53 字數 2075 閱讀 8579

康托展開是乙個全排列到乙個自然數的雙射,常用於構建hash表時的空間壓縮。設有n個數(1,2,3,4,…,n),可以有組成不同(n!種)的排列組合,康托展開表示的就是在n個不同元素的全排列中, 比當前排列組合小的個數,那麼也可以表示當前排列組合在n個不同元素的全排列中的名次(當前的名次 = 比當前排列組合小的個數 + 1)。
x=a[n]*(n-1)!+a[n-1]*(n-2)!+...+a[i]*(i-1)!+...+a[1]*0!

其中, a[i]為整數,並且0 <= a[i] <= i, 0 <= i < n, 表示當前未出現的的元素中排第幾個,這就是康托展開。

例如有3個數(1,2,3),則其排列組合及其相應的康托展開值如下:

比如其中的 231:

想要計算排在它前面的排列組合數目(123,132,213),

則可以轉化為計算比首位小即小於2的所有排列「1 * 2!」,

首位相等為2並且第二位小於3的所有排列「1 * 1!」,

前兩位相等為23並且第三位小於1的所有排列(0 * 0!)的和即可,

康托展開為:1 * 2!+1 * 1+0 * 0=3。

所以小於231的組合有3個,所以231的名次是4。

再舉個例子說明。

在(1,2,3,4,5)5個數的排列組合中,計算 34152的康托展開值。

首位是3,則小於3的數有兩個,為1和2,a[5]=2,則首位小於3的所有排列組合為 a[5]*(5-1)!

第二位是4,則小於4的數有兩個,為1和2,注意這裡3並不能算,因為3已經在第一位,所以其實計算的是在第二位之後小於4的個數。因此a[4]=2

第三位是1,則在其之後小於1的數有0個,所以a[3]=0

第四位是5,則在其之後小於5的數有1個,為2,所以a[2]=1

最後一位就不用計算啦,因為在它之後已經沒有數了,所以a[1]固定為0

根據公式:

x = 2 * 4! + 2 * 3! + 0 * 2! + 1 * 1! + 0 * 0! = 2 * 24 + 2 * 6 + 1 = 61

所以比 34152 小的組合有61個,即34152是排第62。

public

class

solution

;public

intcantor

(int

arr)

ans += fac[n - i -1]

* smaller;

// 康托展開累加

}return ans;

// 康托展開值

}}

一開始已經提過了,康托展開是乙個全排列到乙個自然數的雙射,因此是可逆的。即對於上述例子,在(1,2,3,4,5)給出61可以算出起排列組合為 34152。由上述的計算過程可以容易的逆推回來,具體過程如下:

用 61 / 4! = 2餘13,說明a[5]=2,說明比首位小的數有2個,所以首位為3。

用 13 / 3! = 2餘1,說明a[4]=2,說明在第二位之後小於第二位的數有2個,所以第二位為4。

用 1 / 2! = 0餘1,說明a[3]=0,說明在第三位之後沒有小於第三位的數,所以第三位為1。

用 1 / 1! = 1餘0,說明a[2]=1,說明在第二位之後小於第四位的數有1個,所以第四位為5。

最後一位自然就是剩下的數2啦。

通過以上分析,所求排列組合為 34152。

class

solution

;// 階乘

public string getpermutation

(int n,

int k)

for(

int i =

1; i <= n;

++i)

return ans.

tostring();}}

康托展開 康托逆展開

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