java实现字典序算法(C++中的nextPermutation函数的java实现)

//问题：给定一个正整数,求该数的下一个字典序数,即下一个全排列数，即最小的大于该数的排列数
//如123 132 213 231 312 321 是一个全排列序列，那么123的下一个字典序数就是132

    /*
    该题采用字典序算法,步骤如下:
      1.从后向前查看逆序区域，找到逆序区域的前一位.(所谓逆序区域即倒排的区域,如12354的逆序区域是最后两位,即从后往前递增的区域)
      2.把逆序区域的前一位和逆序区域中刚好大于它的的数字交换位置.（如13542，逆序区域中刚好大于3的是4,所以交换后得到14532)
      3.把原来的逆序区域中的数转为顺序(因为交换后的逆序区域中的数依然是倒序,所以只要用两个指针指向逆序区域的头尾,两两交换再移动指针再交换...就转成顺序了)

     第一步之所以这样做是因为,如1,2,3,4,5这5个数组成的全排列中,12345是全排列中最小的数,因为其是顺排,54321是全排列中最大的数,因为其是倒排,那么如12354,
     其逆序区域是最后两位,即最后两位已经没法再大了,所以就要找到倒数第三位,将逆序区域中刚好比3大的数4和倒数第三位的数字3互换,得到12453,(之所以要找刚好大于的是因为我们要求
     的是下一个全排列数),然后再将原来的逆序区域中的数按顺序排列,得到12435,因为原来的逆序区域按顺序排列后得到的才是下一个字典序数.
    * */

import java.util.Arrays;
import java.util.Scanner;

/**
 * c++中的nextPermutation函数的java实现
 */
public class NextPermutation {
    //将输入的非负数转成int数组
    private static int[] intToIntArray(int number) {
        if (number < 0) {
            throw new RuntimeException("输入的数不能为负数");
        }
        String str = String.valueOf(number);
        int[] numbers = new int[str.length()];
        for (int i = 0; i < str.length(); i++) {
            char c = str.charAt(i);
            numbers[i] = Integer.parseInt(c + "");
        }
        return numbers;
    }

    //获取逆序区域的起始下标
    private static int getRevRegionHeadIndex(int[] numbers) {
        for (int i = numbers.length - 1; i > 0; i--) {
            if (numbers[i] > numbers[i - 1]) {
                return i;
            }
        }
        return 0;
    }

    //将逆序区域的前一位数字和逆序区域中刚好大于它的数字交换
    private static int[] exchange(int[] numbers, int index) {
        for (int i = numbers.length - 1; i > index - 1; i--) {
            if (numbers[index - 1] < numbers[i]) {
                swap(numbers, index - 1, i);
                return numbers;
            }
        }
        return numbers;
    }

    private static void swap(int[] numbers, int i, int j) {
        int temp = numbers[i];
        numbers[i] = numbers[j];
        numbers[j] = temp;
    }

    //将交换后的逆序区域中的数按顺序排列
    private static int[] reverse(int[] exchange, int index) {
        for (int i = index, j = exchange.length - 1; i < j; i++, j--) {
            swap(exchange, i, j);
        }
        return exchange;
    }

    private static int intArrayToInt(int[] reverse) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for (int i = 0; i < reverse.length; i++) {
            sb.append(reverse[i]);
        }
        String str = sb.toString();
        int nextPermutation = Integer.parseInt(str);
        return nextPermutation;
    }

    //返回一个非负整数的下一个全排列数,如果已经是最大了,返回它本身.
    public static int getNextPermutation(int number) {
        int[] numbers = intToIntArray(number);
        int revRegionHeadIndex = getRevRegionHeadIndex(numbers);
        if (revRegionHeadIndex == 0) {
            return number;
        }
        int[] exchange = exchange(numbers, revRegionHeadIndex);
        int[] reverse = reverse(exchange, revRegionHeadIndex);
        int nextPermutation = intArrayToInt(reverse);
        return nextPermutation;
    }

    public static void main(String[] args) {
        //测试
        try {
            System.out.println(NextPermutation.getNextPermutation(0));
            System.out.println(NextPermutation.getNextPermutation(12453));
            System.out.println(NextPermutation.getNextPermutation(12345));
            System.out.println(NextPermutation.getNextPermutation(54321));
            System.out.println(NextPermutation.getNextPermutation(12333));
            System.out.println(NextPermutation.getNextPermutation(-12345));
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("输入的数必须是非负整数!");
        }

         /* //使用Scanner进行测试
        Scanner scan = new Scanner(System.in);
        // 从键盘接收数据
        System.out.println("请输入一个非负整数：");
        // 判断是否还有输入
        while (scan.hasNext()) {
            String str = scan.next();
            System.out.println("您输入的数是: " + str);
            int nextPermutation = 0;
            try {
                nextPermutation = NextPermutation.getNextPermutation(Integer.parseInt(str));
            } catch (NumberFormatException e) {
                System.out.println("输入的数必须是非负整数!");
                System.out.println();
                System.out.println("请输入一个非负整数：");
                continue;
            }
            System.out.println("该数的下一个全排列数为：" + nextPermutation);
            System.out.println();
            System.out.println("请输入一个非负整数：");
        }
        scan.close();    */
    }
}

 

测试结果如下所示: