简单但缓慢的c++回溯算法。

#include <iostream>

void backtrack(int* numbers, int n, int k, int i, int s)
{
    if (i == k)
    {
        for (int j = 0; j < k; ++j)
        {
            std::cout << numbers[j];
        }
        std::cout << std::endl;

        return;
    }

    if (s > n)
    {
        return;
    }

    numbers[i] = s;
    backtrack(numbers, n, k, i + 1, s + 1);
    backtrack(numbers, n, k, i, s + 1);
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    int n = 5;
    int k = 3;

    int* numbers = new int[k];

    backtrack(numbers, n, k, 0, 1);

    delete[] numbers;

    return 0;
}

我的实现在c/c++

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <iconv.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <stdlib.h>

int main(int argc, char **argv)
{
    int opt = -1, min_len = 0, max_len = 0;
    char ofile[256], fchar[2], tchar[2];
    ofile[0] = 0;
    fchar[0] = 0;
    tchar[0] = 0;
    while((opt = getopt(argc, argv, "o:f:t:l:L:")) != -1)
    {
            switch(opt)
            {
                    case 'o':
                    strncpy(ofile, optarg, 255);
                    break;
                    case 'f':
                    strncpy(fchar, optarg, 1);
                    break;
                    case 't':
                    strncpy(tchar, optarg, 1);
                    break;
                    case 'l':
                    min_len = atoi(optarg);
                    break;
                    case 'L':
                    max_len = atoi(optarg);
                    break;
                    default:
                    printf("usage: %s -oftlL\n\t-o output file\n\t-f from char\n\t-t to char\n\t-l min seq len\n\t-L max seq len", argv[0]);
            }
    }
if(max_len < 1)
{
    printf("error, length must be more than 0\n");
    return 1;
}
if(min_len > max_len)
{
    printf("error, max length must be greater or equal min_length\n");
    return 1;
}
if((int)fchar[0] > (int)tchar[0])
{
    printf("error, invalid range specified\n");
    return 1;
}
FILE *out = fopen(ofile, "w");
if(!out)
{
    printf("failed to open input file with error: %s\n", strerror(errno));
    return 1;
}
int cur_len = min_len;
while(cur_len <= max_len)
{
    char buf[cur_len];
    for(int i = 0; i < cur_len; i++)
        buf[i] = fchar[0];
    fwrite(buf, cur_len, 1, out);
    fwrite("\n", 1, 1, out);
    while(buf[0] != (tchar[0]+1))
    {
        while(buf[cur_len-1] < tchar[0])
        {
            (int)buf[cur_len-1]++;
            fwrite(buf, cur_len, 1, out);
            fwrite("\n", 1, 1, out);
        }
        if(cur_len < 2)
            break;
        if(buf[0] == tchar[0])
        {
            bool stop = true;
            for(int i = 1; i < cur_len; i++)
            {
                if(buf[i] != tchar[0])
                {
                    stop = false;
                    break;
                }
            }
            if(stop)
                break;
        }
        int u = cur_len-2;
        for(; u>=0 && buf[u] >= tchar[0]; u--)
            ;
        (int)buf[u]++;
        for(int i = u+1; i < cur_len; i++)
            buf[i] = fchar[0];
        fwrite(buf, cur_len, 1, out);
        fwrite("\n", 1, 1, out);
    }
    cur_len++;
}
fclose(out);
return 0;
}

这里我的实现在c++，它写所有的组合到指定的文件，但行为可以改变，我在生成各种字典，它接受最小和最大长度和字符范围，目前只有ANSI支持，它足以满足我的需求

下面是一个方法，它从一个随机长度的字符串中给出指定大小的所有组合。类似于昆玛斯的解，但适用于不同的输入和k。

代码可以更改为换行，即'dab'从输入'abcd' w k=3。

public void run(String data, int howMany){
    choose(data, howMany, new StringBuffer(), 0);
}


//n choose k
private void choose(String data, int k, StringBuffer result, int startIndex){
    if (result.length()==k){
        System.out.println(result.toString());
        return;
    }

    for (int i=startIndex; i<data.length(); i++){
        result.append(data.charAt(i));
        choose(data,k,result, i+1);
        result.setLength(result.length()-1);
    }
}

"abcde"的输出:

ABC abd ace ade BCD bce bde cde

我想提出我的解决方案。在next中没有递归调用，也没有嵌套循环。 代码的核心是next()方法。

public class Combinations {
    final int pos[];
    final List<Object> set;

    public Combinations(List<?> l, int k) {
        pos = new int[k];
        set=new ArrayList<Object>(l);
        reset();
    }
    public void reset() {
        for (int i=0; i < pos.length; ++i) pos[i]=i;
    }
    public boolean next() {
        int i = pos.length-1;
        for (int maxpos = set.size()-1; pos[i] >= maxpos; --maxpos) {
            if (i==0) return false;
            --i;
        }
        ++pos[i];
        while (++i < pos.length)
            pos[i]=pos[i-1]+1;
        return true;
    }

    public void getSelection(List<?> l) {
        @SuppressWarnings("unchecked")
        List<Object> ll = (List<Object>)l;
        if (ll.size()!=pos.length) {
            ll.clear();
            for (int i=0; i < pos.length; ++i)
                ll.add(set.get(pos[i]));
        }
        else {
            for (int i=0; i < pos.length; ++i)
                ll.set(i, set.get(pos[i]));
        }
    }
}

用法示例:

static void main(String[] args) {
    List<Character> l = new ArrayList<Character>();
    for (int i=0; i < 32; ++i) l.add((char)('a'+i));
    Combinations comb = new Combinations(l,5);
    int n=0;
    do {
        ++n;
        comb.getSelection(l);
        //Log.debug("%d: %s", n, l.toString());
    } while (comb.next());
    Log.debug("num = %d", n);
}

下面是我的JavaScript解决方案，通过使用reduce/map，它消除了几乎所有变量，功能更强大

function combinations(arr, size) { var len = arr.length; if (size > len) return []; if (!size) return [[]]; if (size == len) return [arr]; return arr.reduce(function (acc, val, i) { var res = combinations(arr.slice(i + 1), size - 1) .map(function (comb) { return [val].concat(comb); }); return acc.concat(res); }, []); } var combs = combinations([1,2,3,4,5,6,7,8],3); combs.map(function (comb) { document.body.innerHTML += comb.toString() + '<br />'; }); document.body.innerHTML += '<br /> Total combinations = ' + combs.length;

算法:

从1数到2^n。 将每个数字转换为二进制表示。 根据位置，将每个“on”位转换为集合中的元素。

在c#中:

void Main()
{
    var set = new [] {"A", "B", "C", "D" }; //, "E", "F", "G", "H", "I", "J" };

    var kElement = 2;

    for(var i = 1; i < Math.Pow(2, set.Length); i++) {
        var result = Convert.ToString(i, 2).PadLeft(set.Length, '0');
        var cnt = Regex.Matches(Regex.Escape(result),  "1").Count; 
        if (cnt == kElement) {
            for(int j = 0; j < set.Length; j++)
                if ( Char.GetNumericValue(result[j]) == 1)
                    Console.Write(set[j]);
            Console.WriteLine();
        }
    }
}

为什么它能起作用?

在n元素集的子集和n位序列之间存在双射。

这意味着我们可以通过数数序列来计算出有多少个子集。

例如，下面的四个元素集可以用{0,1}X {0,1} X {0,1} X{0,1}(或2^4)个不同的序列表示。

我们要做的就是从1数到2^n来找到所有的组合。(我们忽略空集。)接下来，将数字转换为二进制表示。然后将集合中的元素替换为“on”位。

如果只需要k个元素的结果，则只在k位为“on”时打印。

(如果你想要所有的子集，而不是k长度的子集，删除cnt/kElement部分。)

(有关证明，请参阅麻省理工学院免费课件计算机科学数学，雷曼等，第11.2.2节。https://ocw.mit.edu/courses/electrical -工程-和-计算机- science/6 - 042 j -数学- -计算机科学-下降- 2010/readings/)