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ACM_子集生成演算法總結

子集生成:給定一個集合,列舉所有可能的子集。(子集中沒有重複元素)

下面程式中變數所代表的含義:
  • n     為全集中元素的個數
  • A     為某一子集,某一個排列
  • cur  為目前的次數

1.增量構造法

  • 原理:一次選出一個元素放到集合中,遞迴解決。
  • 分析:解答樹節點個數為2^n,n為全集中元素個數。
  • #include<cstdio>
    #include<cstring> 
    using namespace std;
    
    void print_subset(int n,int* A,int cur){
    	for(int i=0;i<cur;i++)	printf("%d ",A[i]+1);	// 列印當前集合 
    	printf("\n");
    	int s=cur?A[cur-1]+1:0;							// 確定遍歷開始元素的值 
    	for(int i=s;i<n;i++){							// 向下遞迴  
    		A[cur]=i;
    		print_subset(n,A,cur+1);
    	}
    }
    int main(){
    	int n,A[6];
    	while(scanf("%d",&n)!=EOF){
    		memset(A,0,sizeof(A));
    		print_subset(n,A,0);
    	}
    	return 0;
    }


2.位向量法

  • 原理:對於所有元素都有兩種選擇,放入子集中和不放入子集中,然後構造一個位向量B[i],如果i在子集中,B[i]=1。很簡單的道理,設定一個標記陣列標記一下狀態。
  • 分析:解答樹節點個數為2^(n+1)-1,比方法1解答樹的節點略多。因為對於每個節點都有兩種選擇,形成了一個n+1層的二叉樹,這個二叉樹就是這個方法的解答樹。
  • #include<cstdio>
    #include<cstring>
    using namespace std;
    
    void print_subset(int n,int* B,int cur){
    	if(cur==n){
    		for(int i=0;i<cur;i++)
    			if(B[i])	printf("%d ",i+1);		//列印當前集合
    		printf("\n");
    		return; 
    	}
    	B[cur]=1;		//選第cur個元素
    	print_subset(n,B,cur+1);
    	B[cur]=0;		//不選第cur個元素
    	print_subset(n,B,cur+1); 
    }
    int main(){
    	int n,B[10];
    	while(scanf("%d",&n)!=EOF){
    		memset(B,0,sizeof(B));
    		print_subset(n,B,0); 
    	}
    	return 0;
    } 


3.二進位制法
  • 原理:二進位制中的0 1也可以表示選擇或則不選擇。 例如:
    0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1
    15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
    這個二進位制數中第 14、10、9、5、4、2、1、0 位處為1 代表了一個子集 S = { 14, 10, 9, 5, 4, 2, 1, 0 }。
  • 補充:& 交集|  並集^ 對稱差,A的全集可以這樣表示 all_bits=1<<n-1,A的補集 all_bits^A
  • #include<iostream>
    using namespace std;
    void print_subset(int n,int s){		// 列印{0,1,2,3,4....n}的子集S,傳入的是一個十進位制的數,每一個十進位制的數都代表了一種排列 
    	for(int i = 0; i < n ; i++)
    		if( s & (1<<i) )			// 判斷s這個數第i位是否為1
    			printf("%d ",i+1);
    	printf("\n"); 
    } 
    int main(){
    	int n = 3;
    	for(int j = 0 ; j< (1<<n) ; j++)	// 因為n有2^n個子集,在0~2^n-1中每一個數字都代表一種排列 
    		print_subset(n,j);
    }
各種方法各有優劣,根據所需選用。