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

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package com.dahuatech.hutool.core.math;

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

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

/**
 * 组合，即C(n, m)

 * 排列组合相关类 参考：http://cgs1999.iteye.com/blog/2327664
 *
 * @author looly
 * @since 4.0.6
 */
public class Combination implements Serializable {
  private static final long serialVersionUID = 1L;

  private String[] datas;

  /**
   * 组合，即C(n, m)

   * 排列组合相关类 参考：http://cgs1999.iteye.com/blog/2327664
   *
   * @param datas 用于组合的数据
   */
  public Combination(String[] datas) {
    this.datas = datas;
  }

  /**
   * 计算组合数，即C(n, m) = n!/((n-m)! * m!)
   *
   * @param n 总数
   * @param m 选择的个数
   * @return 组合数
   */
  public static long count(int n, int m) {
    if (0 == m) {
      return 1;
    }
    if (n == m) {
      return NumberUtil.factorial(n) / NumberUtil.factorial(m);
    }
    return (n > m) ? NumberUtil.factorial(n, n - m) / NumberUtil.factorial(m) : 0;
  }

  /**
   * 计算组合总数，即C(n, 1) + C(n, 2) + C(n, 3)...
   *
   * @param n 总数
   * @return 组合数
   */
  public static long countAll(int n) {
    long total = 0;
    for (int i = 1; i <= n; i++) {
      total += count(n, i);
    }
    return total;
  }

  /**
   * 组合选择（从列表中选择m个组合）
   *
   * @param m 选择个数
   * @return 组合结果
   */
  public List select(int m) {
    final List result = new ArrayList<>((int) count(this.datas.length, m));
    select(0, new String[m], 0, result);
    return result;
  }

  /**
   * 全组合
   *
   * @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;
  }

  /**
   * 组合选择
   *
   * @param dataList 待选列表
   * @param dataIndex 待选开始索引
   * @param resultList 前面（resultIndex-1）个的组合结果
   * @param resultIndex 选择索引，从0开始
   */
  private void select(int dataIndex, String[] resultList, int resultIndex, List result) {
    int resultLen = resultList.length;
    int resultCount = resultIndex + 1;
    if (resultCount > resultLen) { // 全部选择完时，输出组合结果
      result.add(Arrays.copyOf(resultList, resultList.length));
      return;
    }

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