Permutacje

Permutacja tablicy określa jeden ze sposobów ułożenia elementów tej tablicy. Czasami w algorytmice potrzebujemy wszystkich permutacji tablicy, a więc wszystkich możliwych sposobów na ułożenie jej elementów.

Specyfikacja

Dane

• \(n\) — liczba naturalna, liczba elementów tablicy, \(n>0\)
• \(A[1..n]\) - \(n\)-elementowa tablica
• \(pocz\), \(kon\) - liczby naturalne określające początek i koniec permutowanego zakresu elementów tablicy, \(1<=pocz<=kon<=n\)

Wynik

• Wszystkie permutacje tablicy \(tab\)

Rozwiązanie

Stworzymy algorytm rekurencyjny. Standardowo zaczynamy od warunku stopu rekurencji. Tworzenie obecnej permutacji zakończymy, gdy przedział zdefiniowany przez zmienne pocz oraz kon nie będzie prawidłowy, tzn. gdy początek będzie większy od końca. Będzie to oznaczało, że mamy skończoną jedną permutację, więc możemy ją wypisać na ekran i zakończyć obecne wywołanie funkcji.

Gdy warunek stopu nie będzie spełniony, to przejdziemy pętlą od początku do końca zdefiniowanego zakresu. Licznik pętli będzie nas informował o tym, na jakiej pozycji mamy umieścić element tablicy z początku sprawdzanego zakresu. W pętli będziemy więc zamieniać miejscami element tablicy pod obecną pozycją z elementem z początku zakresu. Następnie skorzystamy z wywołania rekurencyjnego ze zwiększoną o jeden wartością początku zakresu. Po wywołaniu rekurencyjnym zamienimy ponownie miejscami element na obecnej pozycji z elementem z początku przedziału, tak by przywrócić poprzedni układ elementów w tablicy.

Pseudokod

procedura Permutacje(A, pocz, kon):
    1. Jeżeli pocz > kon, to:
        2. Wypisz A
        3. Zakończ
    4. Dla i := pocz do kon, wykonuj:
        5. Zamień(A[pocz], A[i])
        6. Permutacje(A, pocz + 1, kon)
        7. Zamień(A[pocz], A[i])

Schemat blokowy

%%{init: {"flowchart": {"curve": "linear"}, "theme": "neutral"} }%%
flowchart TD
    START(["Permutacje(A, pocz, kon)"]) --> K1{pocz > kon}
    K1 -- PRAWDA --> K2[/Wypisz A/]
    K2 --> STOP([STOP])
    K1 -- FAŁSZ --> K4p[i := pocz]
    K4p --> K4{i <= kon}
    K4 -- PRAWDA --> K5["Zamień(A[pocz], A[i])
    Permutacje(A, pocz + 1, kon)
    Zamień(A[pocz], A[i])"]
    K5 --> K4i[i := i + 1]
    K4i --> K4
    K4 -- FAŁSZ --> STOP

Implementacja

Python

Kotlin