std::next_permutation通过字典序生成全排列,需先排序并循环调用直至返回false,可高效处理无重复或含重复元素的序列,适用于整数、字符串等可比较类型。

在c++中,std::next_permutation 是一个非常高效的算法工具,用于生成序列的下一个字典序排列。它定义在 <algorithm> 头文件中,能够按字典序递增的方式遍历所有可能的排列,非常适合用来生成全排列而无需递归。
工作原理简述
std::next_permutation 会重新排列当前序列,使其变为字典序中的下一个更大排列。如果当前已经是最大字典序(即完全降序),函数返回 false,并将序列重排为最小字典序(升序);否则返回 true。
利用这一特性,只要从一个有序的初始序列开始(通常是升序),不断调用该函数,就能生成所有不重复的排列。
生成全排列的基本步骤
- 确保输入序列是可排序的容器(如 vector 或 Array)
- 先对序列进行排序,得到字典序最小的排列
- 使用 do-while 循环输出当前排列并调用 next_permutation
- 循环直到 next_permutation 返回 false
示例代码:
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#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using Namespace std;
int main() {
vector<int> nums = {1, 2, 3};
sort(nums.begin(), nums.end()); // 确保起始为最小排列
do {
for (int n : nums) cout << n << ” “;
cout << endl;
} while (next_permutation(nums.begin(), nums.end()));
return 0;
}
使用技巧与注意事项
想要高效正确地使用 next_permutation 生成全排列,注意以下几点:
- 必须先排序:若初始状态不是最小字典序,会遗漏部分排列
- 支持任意可比较类型:不仅限于整数,字符串、自定义结构体(带比较运算符)也可用
- 自动去重:对于含重复元素的序列,它只会生成唯一的排列(前提是排序后调用)
- 时间复杂度合理:每个排列平均 O(n),总复杂度 O(n! × n),适合中小规模数据
例如处理重复元素:
vector<char> s = {‘a’, ‘a’, ‘b’};
sort(s.begin(), s.end());
do {
cout << String(s.begin(), s.end()) << endl;
} while (next_permutation(s.begin(), s.end()));
输出结果不会包含重复排列,系统自动跳过相同字典序的情况。
基本上就这些。掌握这个技巧后,写全排列问题可以简洁又高效,避免手动实现递归回溯的复杂逻辑。


