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:

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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