com.dahuatech.hutool.core.math.Arrangement Maven / Gradle / Ivy

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package com.dahuatech.hutool.core.math;

import com.dahuatech.hutool.core.util.ArrayUtil;
import com.dahuatech.hutool.core.util.NumberUtil;

import java.io.Serializable;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;

/**
 * 排列A(n, m)

 * 排列组合相关类 参考：http://cgs1999.iteye.com/blog/2327664
 *
 * @author looly
 * @since 4.0.7
 */
public class Arrangement implements Serializable {
  private static final long serialVersionUID = 1L;

  private String[] datas;

  /**
   * 构造
   *
   * @param datas 用于排列的数据
   */
  public Arrangement(String[] datas) {
    this.datas = datas;
  }

  /**
   * 计算排列数，即A(n, n) = n!
   *
   * @param n 总数
   * @return 排列数
   */
  public static long count(int n) {
    return count(n, n);
  }

  /**
   * 计算排列数，即A(n, m) = n!/(n-m)!
   *
   * @param n 总数
   * @param m 选择的个数
   * @return 排列数
   */
  public static long count(int n, int m) {
    if (n == m) {
      return NumberUtil.factorial(n);
    }
    return (n > m) ? NumberUtil.factorial(n, n - m) : 0;
  }

  /**
   * 计算排列总数，即A(n, 1) + A(n, 2) + A(n, 3)...
   *
   * @param n 总数
   * @return 排列数
   */
  public static long countAll(int n) {
    long total = 0;
    for (int i = 1; i <= n; i++) {
      total += count(n, i);
    }
    return total;
  }

  /**
   * 全排列选择（列表全部参与排列）
   *
   * @return 所有排列列表
   */
  public List select() {
    return select(this.datas.length);
  }

  /**
   * 排列选择（从列表中选择m个排列）
   *
   * @param m 选择个数
   * @return 所有排列列表
   */
  public List select(int m) {
    final List result = new ArrayList<>((int) count(this.datas.length, m));
    select(this.datas, new String[m], 0, result);
    return result;
  }

  /**
   * 排列所有组合，即A(n, 1) + A(n, 2) + A(n, 3)...
   *
   * @return 全排列结果
   */
  public List selectAll() {
    final List result = new ArrayList<>((int) countAll(this.datas.length));
    for (int i = 1; i <= this.datas.length; i++) {
      result.addAll(select(i));
    }
    return result;
  }

  /**
   * 排列选择

   * 排列方式为先从数据数组中取出一个元素，再把剩余的元素作为新的基数，依次列推，直到选择到足够的元素
   *
   * @param datas 选择的基数
   * @param dataList 待选列表
   * @param resultList 前面（resultIndex-1）个的排列结果
   * @param resultIndex 选择索引，从0开始
   * @param result 最终结果
   */
  private void select(String[] datas, String[] resultList, int resultIndex, List result) {
    if (resultIndex >= resultList.length) { // 全部选择完时，输出排列结果
      if (false == result.contains(resultList)) {
        result.add(Arrays.copyOf(resultList, resultList.length));
      }
      return;
    }

    // 递归选择下一个
    for (int i = 0; i < datas.length; i++) {
      resultList[resultIndex] = datas[i];
      select(ArrayUtil.remove(datas, i), resultList, resultIndex + 1, result);
    }
  }
}