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找到給定大小的二進位字串陣列中不存在的任意排列

王林
發布: 2023-08-26 13:57:06
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找到給定大小的二進位字串陣列中不存在的任意排列

在這個問題中,我們需要從陣列中找到長度為N的所有缺失的二進位字串。我們可以透過找到長度為N的二進位字串的所有排列,並檢查哪些排列在陣列中不存在來解決這個問題。在這裡,我們將看到迭代和遞歸的方法來解決這個問題。

問題陳述 - 我們已經給了一個包含不同長度的二進位字串的陣列arr[],長度為N。我們需要從陣列中找出所有長度為N的缺失二進位字串。

範例範例

輸入 – arr = {"111", "001", "100", "110"}, N = 3

輸出 – [000, 010, 011, 101]

Explanation – 有8個長度為3的二進位字串,因為2的3次方等於8。所以,它印出長度為3的缺失的4個二進位字串。

輸入 – str = {‘00’, ‘10’, ‘11’}, N = 2

Output – [‘01’]

Explanation – ‘01’在陣列中缺失,因此會在輸出中列印出來。

方法一

在這裡,我們將使用迭代的方法來找到長度為N的所有可能的二進位字串。之後,我們將檢查該字串是否存在於數組中。如果不存在,我們將列印該字串。

演算法

  • 定義集合並使用insert()方法將陣列中的所有字串加入集合。

  • 用2N初始化total變量,其中2N是長度為N的字串的總數

  • #定義變數 'cnt' 並將其初始化為零,以儲存缺失組合的總數。

  • 使用循環來使'總'迭代次數,以找到所有長度為N的二進位字串。

  • 在迴圈中,使用空字串初始化「num」字串變數。

  • 使用巢狀循環進行總共N次迭代,並從最後一次迭代開始,建立長度為N的字串。

  • 使用find()方法來檢查集合是否包含目前字串。如果是,則將‘cnt’的值增加1。

  • 如果字串不在映射中,則列印它以顯示在輸出中

  • 如果「cnt」的值等於總數,則表示陣列中存在所有長度為N的字串,並列印「-1」。

Example

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
// function to print missing combinations of a binary string of length N in an array
void printMissingCombinations(vector<string> &arr, int N) {
   unordered_set<string> set;
   // insert all the strings in the set
   for (string temp : arr) {
      set.insert(temp);
   }
   // get total combinations for the string of length N
   int total = (int)pow(2, N);
   // To store combinations that are present in an array
   int cnt = 0;
   // find all the combinations
   for (int p = 0; p < total; p++) {
      // Initialize empty binary string
      string bin = "";
      for (int q = N - 1; q >= 0; q--) {
          // If the qth bit is set, append '1'; append '0'.
          if (p & (1 << q)) {
              bin += '1';
          } else {
              bin += '0';
          }
      }
      // If the combination is present in an array, increment cnt
      if (set.find(bin) != set.end()) {
          cnt++;
          continue;
      } else {
          cout << bin << ", ";
      }
   }
   // If all combinations are present in an array, print -1
   if (cnt == total) {
      cout << "-1";
   }
}
int main() {
   int N = 3;
   vector<string> arr = {"111", "001", "100", "110"};
   printMissingCombinations(arr, N);
   return 0;
}
登入後複製

輸出

000, 010, 011, 101, 
登入後複製

時間複雜度 - O(N*2N),其中O(N)用於檢查字串是否存在於陣列中,O(2N)用於找到所有可能的排列。

空間複雜度 - O(N),因為我們使用set來儲存字串。

方法二

在這個方法中,我們展示了使用遞歸方法來找到長度為N的所有可能的二進位字串。

演算法

  • 定義集合並將所有陣列值插入集合中。

  • 呼叫generateCombinations()函數產生二進位字串的所有組合

  • 在generateCombinations()函數中定義基本情況。如果索引等於N,則將currentCombination新增至清單。

    • 在將‘0’或‘1’新增至目前組合後,遞歸呼叫generateCombinations()函數。

  • 取得所有組合後,檢查哪些組合存在於陣列中,哪些不存在。同時,列印出缺失的組合以在輸出中顯示。

Example

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
// Function to generate all possible combinations of binary strings
void generateCombinations(int index, int N, string currentCombination, vector<string> &combinations) {
   // Base case: if we have reached the desired length N, add the combination to the vector
   if (index == N) {
      combinations.push_back(currentCombination);
      return;
   }
   // Recursively generate combinations by trying both 0 and 1 at the current index
   generateCombinations(index + 1, N, currentCombination + "0", combinations);
   generateCombinations(index + 1, N, currentCombination + "1", combinations);
}
// function to print missing combinations of a binary string of length N in an array
void printMissingCombinations(vector<string> &arr, int N) {    
   unordered_set<string> set;
   // insert all the strings in the set
   for (string str : arr) {
      set.insert(str);
   }
   // generating all combinations of binary strings of length N
   vector<string> combinations;
   generateCombinations(0, N, "", combinations);
   // Traverse all the combinations and check if it is present in the set or not
   for (string str : combinations) {
      // If the combination is not present in the set, print it
      if (set.find(str) == set.end()) {
          cout << str << endl;
      }
   }

   return;
}
int main(){
   int N = 3;
   vector<string> arr = {"111", "001", "100", "110"};
   printMissingCombinations(arr, N);
   return 0;
}
登入後複製

輸出

000
010
011
101
登入後複製

時間複雜度 - O(N*2N)

空間複雜度 - O(2N),因為我們將所有組合儲存在陣列中。

這兩種方法使用相同的邏輯來解決問題。第一種方法使用迭代技術來找到長度為N的二進位字串的所有組合,比第二種方法中使用的遞歸技術更快。此外,第二種方法消耗的空間比第一種方法多。

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來源:tutorialspoint.com
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