c++中如何实现全排列_c++ next_permutation函数用法详解【汇总】

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next_permutation必须先排序,因为它是字典序游标而非全排列生成器;未排序时会跳过前面排列,如{3,1,2}直接调用得{3,2,1},遗漏{1,2,3}等;排序后循环调用才能完整遍历且自动去重。

c++中如何实现全排列_c++ next_permutation函数用法详解【汇总】

next_permutation 为什么必须先排序?

因为 next_permutation 不生成“所有可能排列”,它只按字典序生成「下一个」排列。如果初始序列不是最小字典序,调用一次就可能跳过前面大量排列。比如数组 {3,1,2} 直接调用 next_permutation,得到的是 {3,2,1},而 {1,2,3}{1,3,2}{2,1,3} 等全被跳过。

正确做法是:先用 sort 排成升序,再循环调用 next_permutation,直到返回 false

  • 升序是字典序起点,保证不遗漏
  • 降序是终点,此时 next_permutation 返回 false 并将容器重置为升序(注意:这是副作用,别依赖)
  • 含重复元素时,仍需先 sort,但结果会自动去重——它只生成「字典序严格递增」的下一个排列,重复值相邻时不会重复生成相同排列

next_permutation 的参数和返回值含义

next_permutation 中的函数模板,签名是:

bool next_permutation(Iterator first, Iterator last);

它操作的是 [first, last) 左闭右开区间,要求迭代器支持双向遍历(vectorString、普通数组指针都满足)。

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  • 返回 true 表示成功生成下一个排列,原容器内容已被修改
  • 返回 false 表示当前已是字典序最大排列(如 {3,2,1}),此时容器被重排为最小排列({1,2,3}
  • 不接受自定义比较函数也能工作,但若要用自定义序(如降序排列),必须传第三个参数:next_permutation(v.begin(), v.end(), greater())

含重复元素时怎么避免输出重复排列?

标准 next_permutation 本身已处理重复:它基于“找最长非升序后缀 + 交换 + 翻转”的算法,天然跳过字典序相同的连续排列。所以只要输入已排序,输出就是无重复的全排列集合。

验证示例:对 {1,1,2} 排序后调用:

sort(v.begin(), v.end()); // {1,1,2} do {     // 输出 v } while (next_permutation(v.begin(), v.end()));

实际输出只有 3 行:{1,1,2}{1,2,1}{2,1,1} —— 没有重复。

  • 不要手动加 set 去重,性能差且没必要
  • 如果输入未排序(如 {1,2,1}),第一次调用前必须 sort,否则行为不可预测
  • 想保留原始顺序并枚举所有「位置排列」(含重复),那就不能用 next_permutation,得改用回溯

string 和 vector 调用方式完全一样吗?

是的,接口一致,但要注意 string 的字符类型是 char,字典序按 ASCII 值比较;而 vector 按数值比较。这点在混合数字字符时容易出错。

例如:

string s = "123"; next_permutation(s.begin(), s.end()); // 正确,得到 "132"

但:

vector v = {'1','2','3'}; next_permutation(v.begin(), v.end()); // 行为相同,因为 char 可比较
  • vector 也能用,按字符串字典序排列(不是按长度)
  • 数组指针也支持:int a[] = {1,2,3}; next_permutation(a, a+3);
  • 不支持 list(因无随机访问),但可用 vector 中转

c++ 标准库next_permutation 看似简单,真正踩坑多在「忘记排序」「误判返回值语义」「拿它处理未排序或非线性容器」这三处。它不是黑盒生成器,而是字典序游标——理解这一点,比记住语法更重要。

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