【问题标题】:PHP algorithm to generate all combinations of a specific size from a single setPHP算法从单个集合中生成特定大小的所有组合
【发布时间】:2013-10-04 17:49:03
【问题描述】:

我正在尝试推断一种算法,它生成特定大小的所有可能组合,就像一个函数,它接受一个字符数组和大小作为其参数并返回一个组合数组。

示例: 假设我们有一组字符: 设置 A = {A,B,C}

a) 大小 2 的所有可能组合:(3^2 = 9)

AA, AB, AC
BA, BB, BC
CA, CB, CC

b) 大小 3 的所有可能组合:(3^3 = 27)

AAA, AAB, AAC,
ABA, ABB, ACC,
CAA, BAA, BAC,
.... ad so on total combinations = 27

请注意,配对大小可以大于种群的总大小。前任。如果 set 包含 3 个字符,那么我们也可以创建大小为 4 的组合。

编辑: 另请注意,这与排列不同。在排列中,我们不能有重复的字符,例如如果我们使用排列算法,AA 就不会出现。在统计学中称为抽样。

【问题讨论】:

    标签: php algorithm statistics combinations


    【解决方案1】:

    我会使用递归函数。这是一个使用 cmets 的(工作)示例。希望这对你有用!

    function sampling($chars, $size, $combinations = array()) {
    
        # if it's the first iteration, the first set 
        # of combinations is the same as the set of characters
        if (empty($combinations)) {
            $combinations = $chars;
        }
    
        # we're done if we're at size 1
        if ($size == 1) {
            return $combinations;
        }
    
        # initialise array to put new values in
        $new_combinations = array();
    
        # loop through existing combinations and character set to create strings
        foreach ($combinations as $combination) {
            foreach ($chars as $char) {
                $new_combinations[] = $combination . $char;
            }
        }
    
        # call same function again for the next iteration
        return sampling($chars, $size - 1, $new_combinations);
    
    }
    
    // example
    $chars = array('a', 'b', 'c');
    $output = sampling($chars, 2);
    var_dump($output);
    /*
    array(9) {
      [0]=>
      string(2) "aa"
      [1]=>
      string(2) "ab"
      [2]=>
      string(2) "ac"
      [3]=>
      string(2) "ba"
      [4]=>
      string(2) "bb"
      [5]=>
      string(2) "bc"
      [6]=>
      string(2) "ca"
      [7]=>
      string(2) "cb"
      [8]=>
      string(2) "cc"
    }
    */
    

    【讨论】:

    • 除了双 foreach,您还可以编写自己的笛卡尔积函数,但对于这个例子来说似乎有点过头了。
    • 这不是一个迭代函数。它是递归的,因为它显然一直在调用自己......
    • 对于那些不希望一个字符在每个组合中多次存在的人,将最后一个 foreach 循环更改为: if (strpos($combination, $char) === false) {$new_combinations [] = $组合。 $char;}
    • PHP 7.2新版本可以执行此功能还是没有消息在新版本中优化当前功能?@JoelHinz?
    • @AndreasHunter 我看不出为什么代码不能在 PHP >=7.2 中运行,尽管我确信它可以被优化——它是作为它工作方式的一个例子,而不是作为优化。
    【解决方案2】:

    一个可能的算法是:

    $array_elems_to_combine = array('A', 'B', 'C');
    $size = 4;
    $current_set = array('');
    
    for ($i = 0; $i < $size; $i++) {
        $tmp_set = array();
        foreach ($current_set as $curr_elem) {
            foreach ($array_elems_to_combine as $new_elem) {
                $tmp_set[] = $curr_elem . $new_elem;
            }
        }
        $current_set = $tmp_set;
    }
    
    return $current_set;
    

    基本上,您要做的就是获取当前集合的每个元素并附加元素数组的所有元素。

    在第一步:你将得到('a', 'b', 'c'),在第二步之后:('aa', 'ab', 'ac', 'ba', 'bb', 'bc', 'ca', 'cb', 'cc')等等。

    【讨论】:

    • 我正在尝试测试它。什么是 $arra_of_elem 并且在第二个和第三个循环中使用 foreach 而不是 for
    • @asim-ishaq 它是您要组合元素的数组或集合。在你的情况下: Array('A', 'B', 'C')
    • 效果不佳。对于任何给定的尺寸,它会生成尺寸为 3 的组合
    • @asim-ishaq 我刚刚在writecodeonline.com/php 中测试了上面的代码,更改了print_r 的返回值,它适用于4 个元素的组合
    【解决方案3】:

    您可以递归地执行此操作。请注意,根据您的定义,长度为n+1 的“组合”可以从长度n 的组合中生成,方法是获取长度n 的每个组合并附加您集合中的一个字母。如果您在意,可以通过mathematical induction 证明这一点。

    例如,对于一组{A,B,C},长度为 1 的组合是:

    A, B, C
    

    因此长度为 2 的组合是

    (A, B, C) + A = AA, BA, CA
    (A, B, C) + B = AB, BB, BC
    (A, B, C) + C = AC, CB, CC
    

    这将是代码,这里是ideone

    function comb ($n, $elems) {
        if ($n > 0) {
          $tmp_set = array();
          $res = comb($n-1, $elems);
          foreach ($res as $ce) {
              foreach ($elems as $e) {
                 array_push($tmp_set, $ce . $e);
              }
           }
           return $tmp_set;
        }
        else {
            return array('');
        }
    }
    $elems = array('A','B','C');
    $v = comb(4, $elems);
    

    【讨论】:

    • 是的,这是正确的,但是如何在算法中推广它以创建 n 个尺寸的组合
    • @asim-ishaq 这是因为我描述的这个属性适用于所有n。我会编辑。
    【解决方案4】:

    这是一个朋友制作的代码,它从数字列表中生成了 X 个数字的唯一组合。

    如果您有一个数字列表,例如 1、3、4、7、12,您可以生成 X 组数字,它们都是唯一的,不重复。

    第一个函数适用于 PHP 7.4 或更高版本,第二个函数使用键来存储值。根据基准,两者都运行良好。

    function get_combos74($map, $size, &$generated = [], $loop = 1, $i = 0, $prefix = [])
    {
        if ($loop == 1) {
            sort($map);
        }
    
        for (; $i < count($map); $i++) {
            if ($loop < $size) {
                get_combos74($map, $size, $generated, $loop + 1, $i + 1, [...$prefix, $map[$i]]);
            } else {
                $generated[] = [...$prefix, $map[$i]];
            }
        }
    
        return $generated;
    }
    function get_combosSTR($map, $size, &$generated = [], $loop = 1, $i = 0, $prefix = '')
    {
        if ($loop == 1) {
            sort($map);
        }
    
        for (; $i < count($map); $i++) {
            if ($loop < $size) {
                get_combosSTR($map, $size, $generated, $loop + 1, $i + 1, "$prefix{$map[$i]}:");
            } else {
                $generated["$prefix{$map[$i]}"] = 0;
            }
        }
    
        return $generated;
    }
    

    【讨论】:

      【解决方案5】:

      使用数字基转换的另一个想法

      $items = ['a', 'b', 'c', 'd'];
      $length = 3;
      $numberOfSequences = pow(count($items), $length);
      for ($i = 0; $i < $numberOfSequences; $i++) {
          $results[] = array_map(function ($key) use ($items) {
              return $items[base_convert($key, count($items), 10)];
          }, str_split(str_pad(base_convert($i, 10, count($items), $length, 0, STR_PAD_LEFT)));
      }
      
      return $results;
      

      【讨论】:

      • 警告,items 数组中的元素不应该超过 base_convert 参数可以处理的数量:并且这个数字是 36
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