[数字技巧]子集问题(寻找给定集合的所有子集)

  我们定义该问题如下:

  给定一个集合C,找出所有的集合C',使得C'包含于C。

一、无重复元素的集合

  我们首先来考虑一种简单的情形,C中的数都是各不相同的,这就意味着所产生的子集不会有重复的。

  直观来说,求一个集合的子集,无非就是对每个元素进行枚举,枚举两种状态”选“还是”不选“。例如,对一个集合C,当对cur这个位置的元素进行枚举时,对剩余的元素可以递归调用这个枚举的过程,当cur为数组长度n时,代表枚举结束。

  子集的解空间又叫子集树,其叶子节点所代表的状态即为所有的子集。例如,集合{1,3,5},其子集树如下所示:

  如上图所示,共有8个叶子节点,代表8个子集,有了子集树,要求出所有的子集,显然就是一个二叉树的先序遍历问题了,这里我们要设置一个与原数组一样大的标志数组,来标志当前位置”选“还是”不选“,因此,这种方法又叫”位向量法“,代码如下:

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <stdlib.h>
 3 
 4 int n;
 5 int A[20];
 6 int B[20];
 7 
 8 void print_subset(int n, int* B, int cur)
 9 {
10     if(cur == n)
11     {
12         for(int i = 0; i < cur; i++)
13             if(B[i]) printf("%d ", A[i]);        // 打印当前集合
14         printf("
");
15         return;
16     }
17     B[cur] = 1;                                // 选第 cur 个元素
18     print_subset(n, B, cur+1);
19     B[cur] = 0;                                // 不选第 cur 个元素
20     print_subset(n, B, cur+1);
21 }
22 
23 int main()
24 {
25     scanf("%d",&n);
26     for(int i=0; i<n; i++)
27         scanf("%d",&A[i]);
28 
29     print_subset(n,B,0);
30     system("Pause");
31     
32     return 0;    
33 }
View Code

  另一种有趣的构造子集的方法叫”增量构造法“,顾名思义,这种做法是一种增量式的做法,例如,对集合{1,3,5},首先确定第一个元素为1,这就是一个子集,然后再这个基础上决定是不是增加3,或者5,形成另外两个子集{1,3},{1,5},{1,3}再可以决定是不是要继续增加5,而{1,5}中5已经到了最后,因此不能再添加,同样,可以确定第一个元素为2,重复上述步骤。注意,这里集合是定序的,以防止重复。下图给出了使用”增量构造法“对{1,3,5}进行子集搜索的子集树。

  

  下面我们给出使用”增量构造法“的子集生成代码:

 1 //增量构造法
 2 
 3 #include <stdio.h>
 4 #include <stdlib.h>
 5 
 6 int n;
 7 int A[20];
 8 int B[20];
 9 
10 void print_subset(int n, int* A, int cur);
11 
12 int main()
13 {
14     scanf("%d",&n);
15     for(int i=0; i<n; i++)
16         scanf("%d",&A[i]);
17 
18     print_subset(n,B,0);
19     system("Pause");
20     
21     return 0;    
22 }
23 
24 void print_subset(int n, int* B, int cur)
25 {
26     int i;
27     for(i= 0; i < cur; i++)    printf("%d ",A[B[i]]);
28     printf("
");
29     int s = cur ? B[cur-1]+1 : 0;//确定当前元素的最小可能位置 
30     for(i = s; i < n; i++)
31     {
32         B[cur] = i;
33         print_subset(n, B, cur+1);//递归构造子集 
34     }
35 }
View Code

  增量构造法可以很容易构造出指定大小的子集,只需要控制cur的大小指定输出即可,比如要输出长度不超过的3的子集,只要在程序一开始加上 if(cur>3) return; ,要输出长度为3的,只需要在for循环外加一个if就行了。

练习题:

  1、http://www.cnblogs.com/codershell/p/3619928.html

二、含有重复元素的集合

  如果原数组中存在重复的元素,那么用上述方法在子集生成时就会产生重复的子集,这里我是采用最简单的查重方法。代码如下:

1 bool isExist(vector<vector<int> > &vv,vector<int> v){
2         for(int i=0; i<vv.size(); i++)
3             if(vv[i] == v)
4                 return true;
5                 
6         return false;
7 }
View Code

  不知道有没有什么巧妙的方法来解决这个问题。

练习题:

  http://www.cnblogs.com/codershell/p/3621687.html

原文地址:https://www.cnblogs.com/codershell/p/3619310.html