整数数组的一个 排列 就是将其所有成员以序列或线性顺序排列。
- 例如,
arr = [1,2,3],以下这些都可以视作arr的排列:[1,2,3]、[1,3,2]、[3,1,2]、[2,3,1]。
整数数组的 下一个排列 是指其整数的下一个字典序更大的排列。更正式地,如果数组的所有排列根据其字典顺序从小到大排列在一个容器中,那么数组的 下一个排列 就是在这个有序容器中排在它后面的那个排列。如果不存在下一个更大的排列,那么这个数组必须重排为字典序最小的排列(即,其元素按升序排列)。
- 例如,
arr = [1,2,3]的下一个排列是[1,3,2]。 - 类似地,
arr = [2,3,1]的下一个排列是[3,1,2]。 - 而
arr = [3,2,1]的下一个排列是[1,2,3],因为[3,2,1]不存在一个字典序更大的排列。
给你一个整数数组 nums ,找出 nums 的下一个排列。
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]
提示:
1 <= nums.length <= 1000 <= nums[i] <= 100
1. 核心逻辑:生活中的“插队”艺术
想象你有一串数字卡片排成一行,比如 [1, 2, 7, 4, 3, 1]。
你想通过交换卡片的位置,得到一个比现在大、但又是所有大数中最小的组合(就像字典序里的下一个单词)。
生活案例: 就像在一排人里,你想找一个稍微高一点的人往前站,但为了让增加的身高“尽量小”,你得从**最右边(个位数)**开始观察,寻找第一个破坏“从大到小”规律的人。
2. 算法三部曲
- 从后往前找“倒霉蛋” (i): 寻找第一个比右边邻居小的数。因为如果右边全是降序的(比如
7, 4, 3, 1),这块已经大到极限了,没法再变大了。 - 找个“接班人” (j): 在这个“倒霉蛋”的右边,找一个比他大但又最小的数,把他们俩互换。
- 重整旗鼓: 互换后,右边的部分还是降序的,为了让整体数值最小,要把右边反转成升序。
3. 完整代码实现(带详尽注释)
JavaScript
/**
* @param {number[]} nums
* @return {void} Do not return anything, modify nums in-place instead.
*/
var nextPermutation = function(nums) {
// 从倒数第二个元素开始往前找
let i = nums.length - 2;
// --- 第一步:寻找第一个“升序对” ---
// 目标:找到第一个 nums[i] < nums[i+1] 的位置
// 此时 nums[i+1...end] 必然是降序的
while (i >= 0 && nums[i] >= nums[i + 1]) {
i--;
}
// 如果 i < 0,说明整个数组都是降序(如 [3,2,1]),直接跳到第三步反转即可
if (i >= 0) {
// --- 第二步:寻找“稍微大一点”的数 ---
// 在 nums[i] 的右边寻找第一个大于 nums[i] 的数 nums[j]
let j = nums.length - 1;
while (j >= 0 && nums[j] <= nums[i]) {
j--;
}
// 交换这两个数,让高位变大一点点
[nums[i], nums[j]] = [nums[j], nums[i]];
}
// --- 第三步:反转右侧,保持“贪心”思想 ---
// 为了让变大后的数字增加幅度最小,我们需要把 i 之后的降序部分变成升序
reverse(nums, i + 1);
};
/**
* 辅助函数:反转数组指定范围
*/
function reverse(nums, start) {
let left = start;
let right = nums.length - 1;
while (left < right) {
[nums[left], nums[right]] = [nums[right], nums[left]];
left++;
right--;
}
}
4. 深度思考:为什么要 reverse?
当在第 i 位换了一个更大的数后,后面剩下的数字依然是降序排列的。降序代表这部分是当前组合下的最大值。
为了让整体增加的幅度最小,我们需要把后面这块变回最小值(也就是升序)。
复杂度分析:
- 时间复杂度: ,我们最多遍历数组两三遍。
- 空间复杂度: ,直接在原数组上操作,不需要额外空间。