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| 1 | +### 题目描述 |
| 2 | + |
| 3 | +这是 LeetCode 上的 **[剑指 Offer 38. 字符串的排列](https://leetcode-cn.com/problems/zi-fu-chuan-de-pai-lie-lcof/solution/gong-shui-san-xie-tong-yong-shi-xian-qu-4jbkj/)** ,难度为 **中等**。 |
| 4 | + |
| 5 | +Tag : 「字符串」、「回溯算法」 |
| 6 | + |
| 7 | + |
| 8 | + |
| 9 | +输入一个字符串,打印出该字符串中字符的所有排列。 |
| 10 | + |
| 11 | +你可以以任意顺序返回这个字符串数组,但里面不能有重复元素。 |
| 12 | + |
| 13 | +示例: |
| 14 | +``` |
| 15 | +输入:s = "abc" |
| 16 | +输出:["abc","acb","bac","bca","cab","cba"] |
| 17 | +``` |
| 18 | + |
| 19 | +限制: |
| 20 | +* 1 <= s 的长度 <= 8 |
| 21 | + |
| 22 | +--- |
| 23 | + |
| 24 | +### 基本分析 |
| 25 | + |
| 26 | +根据题意,我们需要返回所有不重复的排列字符串。 |
| 27 | + |
| 28 | +此类问题通常都是使用 `DFS` 来做:**决策当前字符串的某一位填入什么字符。** |
| 29 | + |
| 30 | +设计如下 `DFS` 函数: |
| 31 | + |
| 32 | +```Java [] |
| 33 | +/** |
| 34 | + * cs : 原字符串 |
| 35 | + * u : 当前决策到目标字符串的哪一位 |
| 36 | + * cur : 当前目标字符串 |
| 37 | + */ |
| 38 | +void dfs(char[] cs, int u, String cur); |
| 39 | +``` |
| 40 | + |
| 41 | +而对于去重通常有两种方式: |
| 42 | + |
| 43 | +1. 使用 `Set` 实现去重; |
| 44 | +2. 先对原字符串进行排序,然后确保相同字符传入同一目标位置的动作只发生一次。 |
| 45 | + |
| 46 | +--- |
| 47 | + |
| 48 | +### 回溯(Set 去重) |
| 49 | + |
| 50 | +使用 `HashSet` 实现去重十分简单,就是不用考虑去重问题。 |
| 51 | + |
| 52 | +直接决策目标字符串哪一位取哪个字符即可,同时使用布尔数组记录哪些字符已使用。 |
| 53 | + |
| 54 | +代码: |
| 55 | +```Java [] |
| 56 | +class Solution { |
| 57 | + int N = 10; |
| 58 | + Set<String> set = new HashSet<>(); |
| 59 | + boolean[] vis = new boolean[N]; |
| 60 | + public String[] permutation(String s) { |
| 61 | + char[] cs = s.toCharArray(); |
| 62 | + dfs(cs, 0, ""); |
| 63 | + String[] ans = new String[set.size()]; |
| 64 | + int idx = 0; |
| 65 | + for (String str : set) ans[idx++] = str; |
| 66 | + return ans; |
| 67 | + } |
| 68 | + void dfs(char[] cs, int u, String cur) { |
| 69 | + int n = cs.length; |
| 70 | + if (u == n) { |
| 71 | + set.add(cur); |
| 72 | + return; |
| 73 | + } |
| 74 | + for (int i = 0; i < n; i++) { |
| 75 | + if (!vis[i]) { |
| 76 | + vis[i] = true; |
| 77 | + dfs(cs, u + 1, cur + String.valueOf(cs[i])); |
| 78 | + vis[i] = false; |
| 79 | + } |
| 80 | + } |
| 81 | + } |
| 82 | +} |
| 83 | +``` |
| 84 | +* 时间复杂度:$O(n * n!)$ |
| 85 | +* 空间复杂度:$O(n)$ |
| 86 | + |
| 87 | +--- |
| 88 | + |
| 89 | +### 回溯(排序去重) |
| 90 | + |
| 91 | +想要通过预处理实现去重,需要「**先对原字符串进行排序,然后确保相同字符传入同一目标位置的动作只发生一次**」。 |
| 92 | + |
| 93 | +具体的,我们可以在「决策目标字符串的第 $u$ 个位置」时,对于 `cs[i-1] = cs[i]` 的情况进行跳过,同时为了确保这个动作不会影响到后面的位置决策,需要利用同一目标位置会进行“回溯”的特性,增加一个 `!vis[i - 1]` 的判断。 |
| 94 | + |
| 95 | +这样对于形如 `...xxx...` 的原字符串,使用字符 `x` 决策目标字符串的第 $u$ 个位置的动作只会发生一次,从而确保了一模一样的分支不会在「递归树」中展开多次。 |
| 96 | + |
| 97 | +此类去重方式在很多方式出现过,事实上这种去重方式不仅仅能应用于排列问题。 |
| 98 | + |
| 99 | +其本质是对递归树中「状态完全相同」的节点进行跳过,从而实现去重。 |
| 100 | + |
| 101 | +这里的「状态完全相同」是指:**当前形成部分结果为 $cur$ 相同,同时剩余字符集合也相同**。 |
| 102 | + |
| 103 | +代码: |
| 104 | +```Java [] |
| 105 | +class Solution { |
| 106 | + int N = 10; |
| 107 | + List<String> list = new ArrayList<>(); |
| 108 | + boolean[] vis = new boolean[N]; |
| 109 | + public String[] permutation(String s) { |
| 110 | + char[] cs = s.toCharArray(); |
| 111 | + Arrays.sort(cs); |
| 112 | + dfs(cs, 0, ""); |
| 113 | + String[] ans = new String[list.size()]; |
| 114 | + int idx = 0; |
| 115 | + for (String str : list) ans[idx++] = str; |
| 116 | + return ans; |
| 117 | + } |
| 118 | + void dfs(char[] cs, int u, String cur) { |
| 119 | + int n = cs.length; |
| 120 | + if (u == n) { |
| 121 | + list.add(cur); |
| 122 | + return; |
| 123 | + } |
| 124 | + for (int i = 0; i < n; i++) { |
| 125 | + if (i > 0 && !vis[i - 1] && cs[i] == cs[i - 1]) continue; |
| 126 | + if (!vis[i]) { |
| 127 | + vis[i] = true; |
| 128 | + dfs(cs, u + 1, cur + String.valueOf(cs[i])); |
| 129 | + vis[i] = false; |
| 130 | + } |
| 131 | + } |
| 132 | + } |
| 133 | +} |
| 134 | +``` |
| 135 | +* 时间复杂度:$O(n * n!)$ |
| 136 | +* 空间复杂度:$O(n)$ |
| 137 | + |
| 138 | +--- |
| 139 | + |
| 140 | +### 最后 |
| 141 | + |
| 142 | +这是我们「刷穿 LeetCode」系列文章的第 `剑指 Offer 38` 篇,系列开始于 2021/01/01,截止于起始日 LeetCode 上共有 1916 道题目,部分是有锁题,我们将先将所有不带锁的题目刷完。 |
| 143 | + |
| 144 | +在这个系列文章里面,除了讲解解题思路以外,还会尽可能给出最为简洁的代码。如果涉及通解还会相应的代码模板。 |
| 145 | + |
| 146 | +为了方便各位同学能够电脑上进行调试和提交代码,我建立了相关的仓库:https://github.com/SharingSource/LogicStack-LeetCode 。 |
| 147 | + |
| 148 | +在仓库地址里,你可以看到系列文章的题解链接、系列文章的相应代码、LeetCode 原题链接和其他优选题解。 |
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