Как вы генерируете все перестановки списка в Python, независимо от типа элементов в этом списке?
Например:
permutations([])
[]
permutations([1])
[1]
permutations([1, 2])
[1, 2]
[2, 1]
permutations([1, 2, 3])
[1, 2, 3]
[1, 3, 2]
[2, 1, 3]
[2, 3, 1]
[3, 1, 2]
[3, 2, 1]
Начиная с Python 2.6 (и если вы на Python 3), у вас есть инструмент стандартной библиотеки для этого: itertools.permutations.
import itertools
list(itertools.permutations([1, 2, 3]))
Если по какой-то причине вы используете более старый Python (<2.6) или просто любопытно узнать, как это работает, вот один хороший подход, взятый из http://code.activestate.com/recipes/252178/:
def all_perms(elements):
if len(elements) <=1:
yield elements
else:
for perm in all_perms(elements[1:]):
for i in range(len(elements)):
# nb elements[0:1] works in both string and list contexts
yield perm[:i] + elements[0:1] + perm[i:]
Несколько альтернативных подходов перечислены в документации по itertools.permutations. Здесь один:
def permutations(iterable, r=None):
# permutations('ABCD', 2) --> AB AC AD BA BC BD CA CB CD DA DB DC
# permutations(range(3)) --> 012 021 102 120 201 210
pool = tuple(iterable)
n = len(pool)
r = n if r is None else r
if r > n:
return
indices = range(n)
cycles = range(n, n-r, -1)
yield tuple(pool[i] for i in indices[:r])
while n:
for i in reversed(range(r)):
cycles[i] -= 1
if cycles[i] == 0:
indices[i:] = indices[i+1:] + indices[i:i+1]
cycles[i] = n - i
else:
j = cycles[i]
indices[i], indices[-j] = indices[-j], indices[i]
yield tuple(pool[i] for i in indices[:r])
break
else:
return
И еще один, основанный на itertools.product:
def permutations(iterable, r=None):
pool = tuple(iterable)
n = len(pool)
r = n if r is None else r
for indices in product(range(n), repeat=r):
if len(set(indices)) == r:
yield tuple(pool[i] for i in indices)
И в Python 2.6 и далее:
import itertools
itertools.permutations([1,2,3])
(возвращается как генератор. Используйте list(permutations(l)) для возврата в виде списка.)
Следующий код с Python 2.6 и выше ТОЛЬКО
Сначала импортируйте itertools:
import itertools
print list(itertools.permutations([1,2,3,4], 2))
[(1, 2), (1, 3), (1, 4),
(2, 1), (2, 3), (2, 4),
(3, 1), (3, 2), (3, 4),
(4, 1), (4, 2), (4, 3)]
print list(itertools.combinations('123', 2))
[('1', '2'), ('1', '3'), ('2', '3')]
print list(itertools.product([1,2,3], [4,5,6]))
[(1, 4), (1, 5), (1, 6),
(2, 4), (2, 5), (2, 6),
(3, 4), (3, 5), (3, 6)]
print list(itertools.product([1,2], repeat=3))
[(1, 1, 1), (1, 1, 2), (1, 2, 1), (1, 2, 2),
(2, 1, 1), (2, 1, 2), (2, 2, 1), (2, 2, 2)]
def permutations(head, tail=''):
if len(head) == 0: print tail
else:
for i in range(len(head)):
permutations(head[0:i] + head[i+1:], tail+head[i])
называется:
permutations('abc')
Это решение реализует генератор, чтобы не удерживать все перестановки в памяти:
def permutations (orig_list):
if not isinstance(orig_list, list):
orig_list = list(orig_list)
yield orig_list
if len(orig_list) == 1:
return
for n in sorted(orig_list):
new_list = orig_list[:]
pos = new_list.index(n)
del(new_list[pos])
new_list.insert(0, n)
for resto in permutations(new_list[1:]):
if new_list[:1] + resto <> orig_list:
yield new_list[:1] + resto
#!/usr/bin/env python
def perm(a, k=0):
if k == len(a):
print a
else:
for i in xrange(k, len(a)):
a[k], a[i] = a[i] ,a[k]
perm(a, k+1)
a[k], a[i] = a[i], a[k]
perm([1,2,3])
Вывод:
[1, 2, 3]
[1, 3, 2]
[2, 1, 3]
[2, 3, 1]
[3, 2, 1]
[3, 1, 2]
Когда я обмениваюсь содержимым списка, для ввода требуется тип изменяемой последовательности. Например, perm(list("ball")) будет работать, а perm("ball") не будет, потому что вы не можете изменить строку.
Эта реализация Python вдохновлена алгоритмом, представленным в книге "Компьютерные алгоритмы" Горовица, Сахни и Раджасекерана.
Следующий код представляет собой перестановку на месте заданного списка, реализованную как генератор. Поскольку он возвращает только ссылки на список, список не следует изменять вне генератора. Решение является нерекурсивным, поэтому использует низкую память. Хорошо работайте с несколькими экземплярами элементов в списке ввода.
def permute_in_place(a):
a.sort()
yield list(a)
if len(a) <= 1:
return
first = 0
last = len(a)
while 1:
i = last - 1
while 1:
i = i - 1
if a[i] < a[i+1]:
j = last - 1
while not (a[i] < a[j]):
j = j - 1
a[i], a[j] = a[j], a[i] # swap the values
r = a[i+1:last]
r.reverse()
a[i+1:last] = r
yield list(a)
break
if i == first:
a.reverse()
return
if __name__ == '__main__':
for n in range(5):
for a in permute_in_place(range(1, n+1)):
print a
print
for a in permute_in_place([0, 0, 1, 1, 1]):
print a
print
По-моему, вполне очевидный способ:
def permutList(l):
if not l:
return [[]]
res = []
for e in l:
temp = l[:]
temp.remove(e)
res.extend([[e] + r for r in permutList(temp)])
return res
В функциональном стиле
def addperm(x,l):
return [ l[0:i] + [x] + l[i:] for i in range(len(l)+1) ]
def perm(l):
if len(l) == 0:
return [[]]
return [x for y in perm(l[1:]) for x in addperm(l[0],y) ]
print perm([ i for i in range(3)])
Результат:
[[0, 1, 2], [1, 0, 2], [1, 2, 0], [0, 2, 1], [2, 0, 1], [2, 1, 0]]
list2Perm = [1, 2.0, 'three']
listPerm = [[a, b, c]
for a in list2Perm
for b in list2Perm
for c in list2Perm
if ( a != b and b != c and a != c )
]
print listPerm
Вывод:
[
[1, 2.0, 'three'],
[1, 'three', 2.0],
[2.0, 1, 'three'],
[2.0, 'three', 1],
['three', 1, 2.0],
['three', 2.0, 1]
]
Обратите внимание, что этот алгоритм имеет временную сложность n factorial, где n - длина списка ввода
Распечатайте результаты выполнения:
global result
result = []
def permutation(li):
if li == [] or li == None:
return
if len(li) == 1:
result.append(li[0])
print result
result.pop()
return
for i in range(0,len(li)):
result.append(li[i])
permutation(li[:i] + li[i+1:])
result.pop()
Пример:
permutation([1,2,3])
Вывод:
[1, 2, 3]
[1, 3, 2]
[2, 1, 3]
[2, 3, 1]
[3, 1, 2]
[3, 2, 1]
Я использовал алгоритм, основанный на системе факториальных номеров - для списка длины n вы можете собрать каждый элемент перестановки по элементу, выбрав от предметов, оставшихся на каждом этапе. У вас есть n вариантов для первого элемента, n-1 для второго и только один для последнего, так что вы можете использовать цифры числа в системе факториалов в качестве индексов. Таким образом, числа от 0 до n! -1 соответствуют всем возможным перестановкам в лексикографическом порядке.
from math import factorial
def permutations(l):
permutations=[]
length=len(l)
for x in xrange(factorial(length)):
available=list(l)
newPermutation=[]
for radix in xrange(length, 0, -1):
placeValue=factorial(radix-1)
index=x/placeValue
newPermutation.append(available.pop(index))
x-=index*placeValue
permutations.append(newPermutation)
return permutations
permutations(range(3))
выход:
[[0, 1, 2], [0, 2, 1], [1, 0, 2], [1, 2, 0], [2, 0, 1], [2, 1, 0]]
Этот метод нерекурсивный, но он немного медленнее на моем компьютере, и xrange вызывает ошибку, когда n! слишком велико, чтобы преобразовать его в C-целое число (n = 13 для меня). Этого было достаточно, когда мне это было нужно, но это не было длительным выстрелом.
Действительно, можно перебрать первый элемент каждой перестановки, как в tzwenn-ответе; Я предпочитаю писать это решение таким образом:
def all_perms(elements):
if len(elements) <= 1:
yield elements # Only permutation possible = no permutation
else:
# Iteration over the first element in the result permutation:
for (index, first_elmt) in enumerate(elements):
other_elmts = elements[:index]+elements[index+1:]
for permutation in all_perms(other_elmts):
yield [first_elmt] + permutation
Это решение примерно на 30% быстрее, по-видимому, благодаря рекурсии, заканчивающейся на len(elements) <= 1 вместо 0. Он также намного эффективнее с точки зрения памяти, так как он использует функцию генератора (через yield), как в решении Riccardo Reyes.
Это вдохновляет реализация Haskell с использованием понимания списка:
def permutation(list):
if len(list) == 0:
return [[]]
else:
return [[x] + ys for x in list for ys in permutation(delete(list, x))]
def delete(list, item):
lc = list[:]
lc.remove(item)
return lc
Для производительности решение numpy, основанное на Knuth, (p22):
from numpy import empty, uint8
from math import factorial
def perms(n):
f = 1
p = empty((2*n-1, factorial(n)), uint8)
for i in range(n):
p[i, :f] = i
p[i+1:2*i+1, :f] = p[:i, :f] # constitution de blocs
for j in range(i):
p[:i+1, f*(j+1):f*(j+2)] = p[j+1:j+i+2, :f] # copie de blocs
f = f*(i+1)
return p[:n, :]
Копирование больших блоков памяти экономит время -
он в 20 раз быстрее, чем list(itertools.permutations(range(n)):
In [1]: %timeit -n10 list(permutations(range(10)))
10 loops, best of 3: 815 ms per loop
In [2]: %timeit -n100 perms(10)
100 loops, best of 3: 40 ms per loop
Простите мою неграмотность python, поскольку я не буду предлагать решение в python. Поскольку я не знаю, какой метод использует python 2.6 для генерации перестановок и eliben, похоже, что перестановка подстановок Johnson-Trotter, вы можете искать статью в Wikipedia на Перестановки и их генерация, которая выглядит как функция unrank в бумага Myrvold и Ruskey.
Мне кажется, что это можно использовать в генераторе так же, как в других ответах, чтобы значительно уменьшить потребность в памяти. Просто помните, что перестановки не будут в лексикографическом порядке.
from __future__ import print_function
def perm(n):
p = []
for i in range(0,n+1):
p.append(i)
while True:
for i in range(1,n+1):
print(p[i], end=' ')
print("")
i = n - 1
found = 0
while (not found and i>0):
if p[i]<p[i+1]:
found = 1
else:
i = i - 1
k = n
while p[i]>p[k]:
k = k - 1
aux = p[i]
p[i] = p[k]
p[k] = aux
for j in range(1,(n-i)/2+1):
aux = p[i+j]
p[i+j] = p[n-j+1]
p[n-j+1] = aux
if not found:
break
perm(5)
Вот алгоритм, который работает в списке без создания новых промежуточных списков, похожих на решение Ber в fooobar.com/questions/18346/....
def permute(xs, low=0):
if low + 1 >= len(xs):
yield xs
else:
for p in permute(xs, low + 1):
yield p
for i in range(low + 1, len(xs)):
xs[low], xs[i] = xs[i], xs[low]
for p in permute(xs, low + 1):
yield p
xs[low], xs[i] = xs[i], xs[low]
for p in permute([1, 2, 3, 4]):
print p
Вы можете попробовать код для себя здесь: http://repl.it/J9v
Красота рекурсии:
>>> import copy
>>> def perm(prefix,rest):
... for e in rest:
... new_rest=copy.copy(rest)
... new_prefix=copy.copy(prefix)
... new_prefix.append(e)
... new_rest.remove(e)
... if len(new_rest) == 0:
... print new_prefix + new_rest
... continue
... perm(new_prefix,new_rest)
...
>>> perm([],['a','b','c','d'])
['a', 'b', 'c', 'd']
['a', 'b', 'd', 'c']
['a', 'c', 'b', 'd']
['a', 'c', 'd', 'b']
['a', 'd', 'b', 'c']
['a', 'd', 'c', 'b']
['b', 'a', 'c', 'd']
['b', 'a', 'd', 'c']
['b', 'c', 'a', 'd']
['b', 'c', 'd', 'a']
['b', 'd', 'a', 'c']
['b', 'd', 'c', 'a']
['c', 'a', 'b', 'd']
['c', 'a', 'd', 'b']
['c', 'b', 'a', 'd']
['c', 'b', 'd', 'a']
['c', 'd', 'a', 'b']
['c', 'd', 'b', 'a']
['d', 'a', 'b', 'c']
['d', 'a', 'c', 'b']
['d', 'b', 'a', 'c']
['d', 'b', 'c', 'a']
['d', 'c', 'a', 'b']
['d', 'c', 'b', 'a']
def pzip(c, seq):
result = []
for item in seq:
for i in range(len(item)+1):
result.append(item[i:]+c+item[:i])
return result
def perm(line):
seq = [c for c in line]
if len(seq) <=1 :
return seq
else:
return pzip(seq[0], perm(seq[1:]))
Этот алгоритм является наиболее эффективным, он избегает передачи массива и манипуляции в рекурсивных вызовах, работает в Python 2, 3:
def permute(items):
length = len(items)
def inner(ix=[]):
do_yield = len(ix) == length - 1
for i in range(0, length):
if i in ix: #avoid duplicates
continue
if do_yield:
yield tuple([items[y] for y in ix + [i]])
else:
for p in inner(ix + [i]):
yield p
return inner()
Использование:
for p in permute((1,2,3)):
print(p)
(1, 2, 3)
(1, 3, 2)
(2, 1, 3)
(2, 3, 1)
(3, 1, 2)
(3, 2, 1)
Сгенерировать все возможные перестановки
Я использую python3.4:
def calcperm(arr, size):
result = set([()])
for dummy_idx in range(size):
temp = set()
for dummy_lst in result:
for dummy_outcome in arr:
if dummy_outcome not in dummy_lst:
new_seq = list(dummy_lst)
new_seq.append(dummy_outcome)
temp.add(tuple(new_seq))
result = temp
return result
Тестовые случаи:
lst = [1, 2, 3, 4]
#lst = ["yellow", "magenta", "white", "blue"]
seq = 2
final = calcperm(lst, seq)
print(len(final))
print(final)
Я вижу, что в этих рекурсивных функциях происходит много итераций, а не совсем чистая рекурсия...
поэтому для тех из вас, кто не может придерживаться хотя бы одного цикла, здесь грубое, абсолютно ненужное полностью рекурсивное решение
def all_insert(x, e, i=0):
return [x[0:i]+[e]+x[i:]] + all_insert(x,e,i+1) if i<len(x)+1 else []
def for_each(X, e):
return all_insert(X[0], e) + for_each(X[1:],e) if X else []
def permute(x):
return [x] if len(x) < 2 else for_each( permute(x[1:]) , x[0])
perms = permute([1,2,3])
Другое решение:
def permutation(flag, k =1 ):
N = len(flag)
for i in xrange(0, N):
if flag[i] != 0:
continue
flag[i] = k
if k == N:
print flag
permutation(flag, k+1)
flag[i] = 0
permutation([0, 0, 0])
Мое решение для Python:
def permutes(input,offset):
if( len(input) == offset ):
return [''.join(input)]
result=[]
for i in range( offset, len(input) ):
input[offset], input[i] = input[i], input[offset]
result = result + permutes(input,offset+1)
input[offset], input[i] = input[i], input[offset]
return result
# input is a "string"
# return value is a list of strings
def permutations(input):
return permutes( list(input), 0 )
# Main Program
print( permutations("wxyz") )
def permutation(word, first_char=None):
if word == None or len(word) == 0: return []
if len(word) == 1: return [word]
result = []
first_char = word[0]
for sub_word in permutation(word[1:], first_char):
result += insert(first_char, sub_word)
return sorted(result)
def insert(ch, sub_word):
arr = [ch + sub_word]
for i in range(len(sub_word)):
arr.append(sub_word[i:] + ch + sub_word[:i])
return arr
assert permutation(None) == []
assert permutation('') == []
assert permutation('1') == ['1']
assert permutation('12') == ['12', '21']
print permutation('abc')
Выход: ['abc', 'acb', 'bac', 'bca', 'cab', 'cba']
Чтобы сэкономить много часов на поиске и экспериментировании, вот решение для нерекурсивных перестановок в Python, которое также работает с Numba (с версии 0.41):
@numba.njit()
def permutations(A, k):
r = [[i for i in range(0)]]
for i in range(k):
r = [[a] + b for a in A for b in r if (a in b)==False]
return r
permutations([1,2,3],3)
[[1, 2, 3], [1, 3, 2], [2, 1, 3], [2, 3, 1], [3, 1, 2], [3, 2, 1]]
Чтобы произвести впечатление о производительности:
%timeit permutations(np.arange(5),5)
243 µs ± 11.1 µs per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 1 loop each)
time: 406 ms
%timeit list(itertools.permutations(np.arange(5),5))
15.9 µs ± 8.61 ns per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 100000 loops each)
time: 12.9 s
Так что используйте эту версию только в том случае, если вам нужно вызывать ее из функции njoted, в противном случае предпочтите реализацию itertools.
Этот способ лучше, чем альтернативы, которые я вижу, проверьте это.
def permutations(arr):
if not arr:
return
print arr
for idx, val in enumerate(arr):
permutations(arr[:idx]+arr[idx+1:])
для Python мы можем использовать itertools и импортировать как перестановки, так и комбинации для решения вашей проблемы.
from itertools import product, permutations
A = ([1,2,3])
print (list(permutations(sorted(A),2)))