0060. 第 k 个排列

题目地址(60. 第 k 个排列)

https://leetcode-cn.com/problems/permutation-sequence/

题目描述

给出集合 [1,2,3,…,n]，其所有元素共有 n! 种排列。

按大小顺序列出所有排列情况，并一一标记，当 n = 3 时, 所有排列如下：

"123"
"132"
"213"
"231"
"312"
"321"
给定 n 和 k，返回第 k 个排列。

说明：

给定 n 的范围是 [1, 9]。
给定 k 的范围是[1,  n!]。
示例 1:

输入: n = 3, k = 3
输出: "213"
示例 2:

输入: n = 4, k = 9
输出: "2314"

前置知识

• 数学

• 回溯

• factorial

公司

• 阿里

• 百度

• 字节

• Twitter

思路

LeetCode 上关于排列的题目截止目前（2020-01-06）主要有三种类型：

• 生成全排列 46. 全排列 47. 全排列 II

• 生成下一个排列 31. 下一个排列

• 生成第 k 个排列（我们的题目就是这种）

我们不可能求出所有的排列，然后找到第 k 个之后返回。因为排列的组合是 N！，要比 2^n 还要高很多，非常有可能超时。我们必须使用一些巧妙的方法。

我们以题目中的 n= 3 k = 3 为例：

• "123"

• "132"

• "213"

• "231"

• "312"

• "321"

可以看出 1xx，2xx 和 3xx 都有两个。如果你了解阶乘的话，应该知道这实际上是 2！个。

以上面的例子为例，假设我们想要找的是第 3 个。那么我们可以直接跳到 2 开头，因为我们知道以 1 开头的排列有 2 个，可以直接跳过，问题缩小了。

于是我们将 2 加入到结果集的第一位，不断重复上述的逻辑，直到结果集的长度为 n 即可。

关键点解析

• 找规律

• 排列组合

代码

• 语言支持: Python3

import math

class Solution:
    def getPermutation(self, n: int, k: int) -> str:
        res = ""
        candidates = [str(i) for i in range(1, n + 1)]

        while n != 0:
            facto = math.factorial(n - 1)
            # i 表示前面被我们排除的组数，也就是k所在的组的下标
            # k // facto 是不行的， 比如在 k % facto == 0的情况下就会有问题
            i = math.ceil(k / facto) - 1
            # 我们把candidates[i]加入到结果集，然后将其弹出candidates（不能重复使用元素）
            res += candidates[i]
            candidates.pop(i)
            # k 缩小了 facto *  i
            k -= facto * i
            # 每次迭代我们实际上就处理了一个元素，n 减去 1，当n == 0 说明全部处理完成，我们退出循环
            n -= 1
        return res

复杂度分析

• 时间复杂度：$O(N^2)$

• 空间复杂度：$O(N)$

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