LeetCode 046. 全排列

题目描述

给定一个 没有重复 数字的序列，返回其所有可能的全排列。

示例:

输入: [1,2,3]
输出:
[
  [1,2,3],
  [1,3,2],
  [2,1,3],
  [2,3,1],
  [3,1,2],
  [3,2,1]
]

难度：Middle

前置知识

回溯法

公司

阿里
腾讯
百度
字节

思路

这道题目是求集合，并不是求极值，因此动态规划不是特别切合，因此我们需要考虑别的方法。

这种题目其实有一个通用的解法，就是回溯法。网上也有大神给出了这种回溯法解题的通用写法，这里的所有的解法使用通用方法解答。
除了这道题目还有很多其他题目可以用这种通用解法，具体的题目见后方相关题目部分。

我们先来看下通用解法的解题思路，我画了一张图：

LeetCode 046. 全排列

每一层灰色的部分，表示当前有哪些节点是可以选择的，红色部分则是选择路径。1，2，3，4，5，6 则分别表示我们的 6 个子集。

图是 78.subsets，都差不多，仅做参考。

通用写法的具体代码见下方代码区。

关键点解析

回溯法
backtrack 解题公式

代码

语言支持: Javascript, Python3

Javascript Code:

function backtrack(list, tempList, nums) {
  if (tempList.length === nums.length) return list.push([...tempList]);
  for (let i = 0; i < nums.length; i++) {
    if (tempList.includes(nums[i])) continue;
    tempList.push(nums[i]);
    backtrack(list, tempList, nums);
    tempList.pop();
  }
}
/**
 * @param {number[]} nums
 * @return {number[][]}
 */
var permute = function (nums) {
  const list = [];
  backtrack(list, [], nums);
  return list;
};

Python3 Code:

class Solution:
    def permute(self, nums: List[int]) -> List[List[int]]:
        """itertools库内置了这个函数"""
        return itertools.permutations(nums)

    def permute2(self, nums: List[int]) -> List[List[int]]:
        """自己写回溯法"""
        res = []
        def _backtrace(nums, pre_list):
            if len(nums) <= 0:
                res.append(pre_list)
            else:
                for i in nums:
                    # 注意copy一份新的调用，否则无法正常循环
                    p_list = pre_list.copy()
                    p_list.append(i)
                    left_nums = nums.copy()
                    left_nums.remove(i)
                    _backtrace(left_nums, p_list)
        _backtrace(nums, [])
        return res

Python Code:

class Solution:
    def permute(self, nums: List[int]) -> List[List[int]]:
        """itertools库内置了这个函数"""
        import itertools
        return itertools.permutations(nums)

    def permute2(self, nums: List[int]) -> List[List[int]]:
        """自己写回溯法"""
        res = []
        def _backtrace(nums, pre_list):
            if len(nums) <= 0:
                res.append(pre_list)
            else:
                for i in nums:
                    # 注意copy一份新的调用，否则无法正常循环
                    p_list = pre_list.copy()
                    p_list.append(i)
                    left_nums = nums.copy()
                    left_nums.remove(i)
                    _backtrace(left_nums, p_list)
        _backtrace(nums, [])
        return res

    def permute3(self, nums: List[int]) -> List[List[int]]:
        """回溯的另一种写法"""
        res = []
        length = len(nums)
        def _backtrack(start=0):
            if start == length:
                # nums[:] 返回 nums 的一个副本，指向新的引用，这样后续的操作不会影响已经已知解
                res.append(nums[:])
            for i in range(start, length):
                nums[start], nums[i] = nums[i], nums[start]
                _backtrack(start+1)
                nums[start], nums[i] = nums[i], nums[start]
        _backtrack()
        return res