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LeetCode 47:全排列进阶 - 如何处理重复元素?

人工智能

挑战与机遇

LeetCode 47 题的全排列进阶版给我们带来了一系列挑战:

  1. 重复元素的处理: 在常规的全排列问题中,我们不必考虑元素的重复性,但在此题中,我们需要特别注意这一点。
  2. 排列结果的唯一性: 由于元素可能重复,我们需要确保排列结果中不包含重复的排列。
  3. 算法效率: 虽然处理重复元素会增加算法的复杂度,但我们仍然需要保证算法的效率,以应对规模较大的数据。

巧妙的回溯法

为了解决 LeetCode 47 题的全排列进阶版,我们可以借助回溯法(又称深度优先搜索或递归)这一强大工具。回溯法的基本思路是:

  1. 从给定元素中选择一个元素作为排列的第一个元素。
  2. 将该元素从给定元素中删除,并将其加入到排列结果中。
  3. 递归地对剩下的元素进行全排列,并将结果添加到排列结果中。
  4. 将加入到排列结果中的元素从排列结果中删除,并将其放回给定元素中。

Python 代码示例

以下是用 Python 实现的 LeetCode 47 题全排列进阶版的代码示例:

def permuteUnique(nums):
    # 对数组进行排序,以便处理重复元素
    nums.sort()

    # 定义结果列表
    result = []

    # 定义回溯函数
    def backtrack(start):
        # 如果已经到达数组末尾,则将当前排列添加到结果列表中
        if start == len(nums) - 1:
            result.append(nums[:])
            return

        # 对于当前位置的元素
        for i in range(start, len(nums)):
            # 如果当前元素与前一个元素相同,则跳过
            if i > start and nums[i] == nums[i - 1]:
                continue

            # 将当前元素交换到当前位置
            nums[start], nums[i] = nums[i], nums[start]

            # 递归地排列剩下的元素
            backtrack(start + 1)

            # 将当前元素交换回原位置
            nums[start], nums[i] = nums[i], nums[start]

    # 从第一个元素开始回溯
    backtrack(0)

    return result

算法分析

对于 LeetCode 47 题的全排列进阶版,上述回溯法算法的时间复杂度为 O(n!),其中 n 为给定元素的数量。这是因为,对于 n 个元素,我们需要考虑 n! 种可能的排列。在最坏的情况下,我们需要对每一种排列都进行回溯,因此时间复杂度为 O(n!)。

算法的空间复杂度为 O(n),因为我们使用了额外的空间来存储排列结果。