LeetCode 31 Next Permutation (Tag:Array Difficulty:Medium)

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前言

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题目描述

实现获取 下一个排列 的函数,算法需要将给定数字序列重新排列成字典序中下一个更大的排列。 如果不存在下一个更大的排列,则将数字重新排列成最小的排列(即升序排列)。
必须 原地 修改,只允许使用额外常数空间。

示例 1: 输入:nums = [1,2,3]
输出:[1,3,2]

示例 2:
输入:nums = [3,2,1]
输出:[1,2,3]

示例 3:
输入:nums = [1,1,5]
输出:[1,5,1]

示例 4:
输入:nums = [1]
输出:[1]

链接:leetcode-cn.com/problems/ne…

题解

此解法来源于imageslr
我们可以将该问题形式化地描述为:给定若干个数字,将其组合为一个整数。如何将这些数字重新排列,以得到下一个更大的整数。如 123 下一个更大的数为 132。如果没有更大的整数,则输出最小的整数。

如何得到这样的排列顺序?
a. 我们希望下一个数比当前数大,这样才满足“下一个排列”的定义。因此只需要将后面的「大数」与前面的「小数」交换,就能得到一个更大的数。比如 123456,将 5 和 6 交换就能得到一个更大的数 123465。
b. 还希望下一个数增加的幅度尽可能的小,这样才满足“下一个排列与当前排列紧邻“的要求。为了满足这个要求,我们需要:
在尽可能靠右的低位进行交换,需要从后向前查找
将一个 尽可能小的「大数」 与前面的「小数」交换。比如 123465,下一个排列应该把 5 和 4 交换而不是把 6 和 4 交换
将「大数」换到前面后,需要将「大数」后面的所有数重置为升序,升序排列就是最小的排列。以 123465 为例:首先按照上一步,交换 5 和 4,得到 123564;然后需要将 5 之后的数重置为升序,得到 123546。显然 123546 比 123564 更小,123546 就是 123465 的下一个排列。

算法过程

  • 从后向前查找第一个相邻升序的元素对 (i,j),满足 A[i] < A[j]。此时 [j,end) 必然是降序
  • 在 [j,end) 从后向前查找第一个满足 A[i] < A[k] 的 kA[i]A[k] 分别就是上文所说的「小数」、「大数」
  • 将 A[i] 与 A[k] 交换
  • 可以断定这时 [j,end) 必然是降序,逆置 [j,end),使其升序
  • 如果在步骤 1 找不到符合的相邻元素对,说明当前 [begin,end) 为一个降序顺序,则直接跳到步骤 4

时间复杂度 O(n)

/**
 * @param {number[]} nums
 * @return {void} Do not return anything, modify nums in-place instead.
 */
var nextPermutation = function(nums) {
    const n = nums.length
    if (n < 2) return nums
    
    // 查找i
    let i = n - 2
    while (i >= 0 && nums[i] >= nums[i+1]) --i
    
    // 查找k,并交换i,k
    if (i >= 0) {
      let k = n - 1
      while (nums[i] >= nums[k]) --k
      let tmp = nums[i]
      nums[i] = nums[k]
      nums[k] = tmp
    }
    
    // 逆序i之后的部分
    let l = i + 1
    let r = n - 1
    while (l < r) {
      let tmp = nums[l]
      nums[l] = nums[r]
      nums[r] = tmp
      ++l
      --r
    }
};